DE69819491T2

DE69819491T2 - Weiches mehrlagiges seidenpapier mit einem auf die oberfläche aufgetragenen verstärkungsmittel

Info

Publication number: DE69819491T2
Application number: DE69819491T
Authority: DE
Inventors: Douglas Kenneth VINSON; Andrew Jonathan FICKE; Thomas Howard DEASON
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1998-05-11
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: KR20010012457A; US5851352A; DE69819491D1; CN1105213C; CA2288721C; AU7071298A; BR9809820A; EP0981668B1; ATE253665T1; CA2288721A1; JP2001525018A; EP0981668A1; KR100365396B1; WO1998051862A1; CN1261938A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft allgemein Tissue-Papierprodukte. Insbesondere betrifft sie Tissuepapierprodukte, die auf die Oberfläche aufgebrachte Verstärkungsmittel aufweisen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Sanitärpapier-Tissueprodukte werden weit verbreitet verwendet. Solche Produkte werden kommerziell in Formaten geliefert, die auf eine Vielzahl von Verwendungen zugeschnitten sind, wie als Gesichtstücher, Toilettenpapier und absorbierende Handtücher.
Alle diese Sanitärprodukte sollen sowohl stark als auch weich sein. Die Weichheit ist ein komplexer taktiler Eindruck, der einem Produkt entlockt wird, wenn es gegen die Haut gestrichen wird. Der Zweck der Weichheit besteht darin, dass diese Produkte verwendet werden können, die Haut zu reinigen, ohne dass diese gereizt wird.
Als eine der wichtigsten physikalischen Eigenschaften in Bezug auf die Weichheit sehen Fachleute die Festigkeit des Produkts an. Die Festigkeit ist die Fähigkeit des Produkts und seiner es bildenden Stoffe, eine physikalische Integrität aufrecht zu halten und einem Reißen, Zerplatzen und Zerkleinern unter Gebrauchsbedingungen zu widerstehen. Das Erzielen von sowohl einer hohen Weichheit als auch einem hohem Niveau der Festigkeit ist lange eine Aufgabe von Arbeitern auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung gewesen.
Ein Feld, dass in dieser Hinsicht erforscht wurde, besteht darin, Zellulosefasermorphologien und ausgearbeitete Papierstrukturen auszuwählen und zu modifizieren, um optimalen Nutzen aus den verschiedenen verfügbaren Morphologien zu ziehen. Auf diesem Feld können Vinson et al. im US-Patent US-A-5,228,954, das am 20. Juli 1993 erteilt wurde, Vinson im US-Patent US-A-5,405,599, das am 11. April 1995 erteilt wurde, und Cochrane et al. im US-Patent US-A-4,874,465, das am 17. Oktober 1989 erteilt wurde, wobei alle Verfahren für das Auswählen oder Verbessern von Faserquellen beschreiben, um Tissues und Handtücher mit überragenden Eigenschaften herzustellen, herangezogen werden. Ein diesbezüglicher Stand der Technik wird weiter durch Carstens im US-Patent US-A-4,300,981, das am 17. November 1981 beschrieben wurde, in dem diskutiert wird, wie Fasern in Papierstrukturen eingeschlossen werden können, so dass sie nachgiebig sind, so dass sie das maximale Weichheitspotential aufweisen, beschrieben. Während solche Techniken, wie sie durch diese Beispiele des Stands der Technik dargestellt sind, in breiter Weise erkannt wurden, kann es sein, dass sie ein begrenztes Potential liefern, Tissues zu wirklich wirksamen, komfortablen Reinigungsartikeln zu machen.
Ein anderes Gebiet, das einen beträchtlichen Grad von Aufmerksamkeit erfahren hat, ist das Hinzufügen chemischer Weichmacherstoffe (die hier auch als "chemische Weichmacher" bezeichnet werden) zu Tissue- und Handtuchprodukten.
Der Ausdruck "chemischer Weichmacher", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jedes chemische Mittel, das den taktilen Eindruck, der durch den Konsumenten, der ein spezielles Papierprodukt hält und es über die Haut reibt, wahrgenommen wird, verbessert. Obwohl die Weichheit für Handtuchprodukte wünschenswert ist, so ist sie eine wichtige Eigenschaft für Gesichtstücher und Toilettenpapier. Eine solche taktil wahrnehmbare Weichheit kann in nicht einschränkender Weise durch die Reibung, die Flexibilität und die Weichheit als auch durch subjektive Beschreibungen, wie ein Anfühlen wie Samt, Seide oder Flanell, gekennzeichnet werden. Chemische Weichmacher umfassen beispielhaft Basiswachse, wie Paraffin und Bienenwachs, und Öle, wie Mineralöl und Silikonöl als auch Petrolatum und komplexere Öle und Weichmacher, wie quartäre Ammoniumverbindungen mit langen Alkylketten, funktionale Silicone, Fettsäuren, Fettalkohole und Fettester.
Das Gebiet der Arbeit im Stand der Technik, das die chemischen Weichmacher betrifft, weist zwei Wege auf. Der erste Weg ist durch das Hinzufügen der Weichmacher zur Tissuepapierbahn während ihrer Ausbildung, entweder durch das Hinzufügen eines anhaftenden Inhaltsstoffs zu den Wannen der Zellstoffs, der schließlich in eine Tissuepapierbahn geformt wird, zum Zellstoffschlamm, wenn er sich einer Papierherstellungsmaschine nähert oder zur nassen Bahn, wie sie auf einem Fourdrinierstoff oder einem Trocknungsstoff auf einer Papierherstellungsmaschine ruht, gekennzeichnet.
Der zweite Weg ist durch das Hinzufügen von chemischen Weichmachern zu einer Tissuepapierbahn, nachdem die Bahn getrocknet ist, gekennzeichnet. Anwendbare Verfahren können in die Papierherstellung eingefügt werden, wie beispielsweise durch ein Sprühen auf die Bahn, bevor diese zu einer Papierrolle aufgewickelt wird.
Beispielhafter Stand der Technik des ersten Weges, der durch das Hinzufügen chemischer Weichmacher zum Tissuepapier vor dessen Zusammenfügen zu einer Bahn gekennzeichnet ist, umfasst das US-Patent US-A-5,264,082, das an Phan und Trokhan am 23. November 1993 erteilt wurde. Solche Verfahren haben eine breite Verwendung in der Industrie gefunden, insbesondere wenn es wünschenswert ist, die Festigkeit zu reduzieren, die ansonsten im Papier vorhanden sein würde, und wenn das Papierherstellungsverfahren, insbesondere das Kreppen, robust genug ist, das Einschließen von Bindungshemmungsmitteln zu tolerieren. Es gibt jedoch bei diesen Verfahren Probleme, die Fachleuten wohl bekannt sind. Zuerst wird der Ort des chemischen Weichmachers nicht kontrolliert; er wird so breit wie möglich durch die Papierstruktur verbreitet, wie der Faserrohstoff auf den er angewandt wird. Zusätzlich besteht ein Verlust der Festigkeit des Papiers bei der Verwendung dieser Zusatzstoffe. Während man nicht durch eine Theorie gebunden sein will, wird verbreitet angenommen, dass die Zusatzstoffe dazu neigen, die Ausbildung von Wasserstoffbindungen von Faser zu Faser zu unterbinden. Es kann auch ein Verlust der Steuerung des Blatts auftreten, wenn dieses von der Yankee-Trocknungsvorrichtung gekreppt wird. Wiederum ist eine weit verbreitete Theorie die, dass die Zusatzstoffe mit der Beschichtung auf der Yankee-Trocknungsvorrichtung wechselwirken, so dass die Bindung zwischen der nassen Bahn und dem Trockner geschwächt wird. Der Stand der Technik, wie das US-Patent US-A-5,487,813, das an Vinson et al. am 30. Januar 1996 erteilt wurde, beschreibt eine chemische Kombination, um die vorher erwähnten Wirkungen auf die Festigkeit und die Anhaftung am Kreppzylinder zu lindern, wobei jedoch wei ter eine Notwendigkeit besteht, chemische Weichmacher einzufügen, während die Wirkung auf die Bahnfestigkeit und das Wechselwirken mit dem Produktionsverfahren minimiert werden.
Weiterer beispielhafter Stand der Technik, der sich auf das Hinzufügen chemischer Weichmacher zur Tissuepapierbahn während ihrer Herstellung bezieht, umfasst das US-Patent US-A-5,059,282, das an Ampulski et al. am 22. Oktober 1991 erteilt wurde. Das Ampulski-Patent beschreibt ein Verfahren für das Hinzufügen einer Polysiloxanverbindung zu einer nassen Tissuebahn (vorzugsweise bei einer Faserkonsistenz zwischen ungefähr 20% und ungefähr 35%). Ein solches Verfahren stellt in gewisser Hinsicht einen Vorteil gegenüber dem Hinzufügen von Chemikalien in die Schlammwanne, die die Papierherstellungsmaschine beliefert, dar. Beispielsweise zielen solche Vorrichtungen auf das Aufbringen auf eine der Bahnoberflächen im Gegensatz zum Verteilen des Zusatzstoffes auf allen Fasern des Rohstoffs. Solche Verfahren überwinden aber nicht die primären Nachteile des Hinzufügens von chemischen Weichmachern am nassen Ende der Papierherstellungsmaschine, nämlich die Wirkungen auf die Festigkeit und die Wirkungen auf die Beschichtung der Yankee-Trocknungsvorrichtung, wenn eine solche Trocknungsvorrichtung verwendet wird.
Durch die vorher erwähnten Wirkungen auf die Festigkeit und das Unterbrechen des Papierherstellungsverfahrens wurde ein beträchtlicher Stand der Technik erzeugt, der sich auf das Aufbringen von chemischen Weichmachern auf schon getrocknete Papierbahnen entweder am so genannten trockenen Ende der Papierherstellungsmaschine oder in einer getrennten Umwandlungsoperation nach dem Papierherstellungsschritt bezieht. Beispielhafter Stand der Technik dieses Gebiets umfasst das US-Patent US-A-5,215,626, das an Ampulski et al. am 1. Juni 1993 erteilt wurde, das US-Patent US-A-5,246,545, das an Ampulski et al. am 21. September 1993 erteilt wurde, und das US-Patent US-A-5,525,345, das an Warner et al. am 11. Juni 1996 erteilt wurde. Das Patent 5,215,626 beschreibt ein Verfahren für das Herstellen von weichem Tissuepapier durch das Anwenden eines Polysiloxans auf eine trockene Bahn. Das Patent 5,246,545 beschreibt ein ähnliches Verfahren, das eine erhitzte Transferoberfläche verwendet. Schließlich beschreibt das Warner-Patent Verfahren zur Aufbringung, die eine Walzenbeschichtung und eine Extrusion für das Aufbringen spezieller Zusammensetzungen auf die Oberfläche einer trockenen Tissuebahn einschließen. Während jedes dieser Dokumente Vorteile gegenüber den vorherigen sogenannten Verfahren des nassen Endes insbesondere im Hinblick auf das Eliminieren der schädlichen Wirkungen auf das Papierherstellungsverfahren liefert, kann keines der Verfahren vollständig den Verlust der Zugfestigkeit, der die Anwendung auf die trockene Papierbahn begleitet, ansprechen.
Das Erzielen eines hohen Weichmachungspotentials ohne die Festigkeit zu verschlechtern ist lange eine Aufgabe von Arbeitern auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung gewesen. Beim Ausführen der vorher erwähnten chemischen Weichmachungstechniken hat die typische Praxis darin bestanden, in die Struktur übermäßig hohe Pegel der Festigkeit zu gestalten, um den unvermeidlichen Verlust der Festigkeit, der bei der Verwendung dieser chemischen Weichmacher auftritt, zu kompensieren. Fachleute werden erkennen, dass die Verwendung von Zellstoffrefiners oder das Hinzufügen von Harzen beim Papierherstellungsverfahren leicht für diesen Zweck verwendet werden kann, wobei das aber unvermeidlich zu einem Verlust der Weichheit führt. Somit ist die dem zugrunde liegende Verbesserung bei der Weichheit, wenn man dies bei einer konstanten Zugfestigkeit betrachtet, begrenzt.
Es wurde schon seit langem erkannt, dass Bindemittel auf die Oberfläche von Tissuepapierbahnen aufgebracht werden können, um die verbesserten Eigenschaften zu erhalten, wobei diese neue Beziehungen zwischen der Festigkeit und der Weichheit einschließen. Das US-Patent US-A-3,862,877, das an Camden am 28. Januar 1975 erteilt wurde, ist ein Beispiel dafür. In diesem Dokument ist ein Tissuelaminat, das mindestens drei Schichten umfasst, beschrieben. Während dieses Dokument die Verwendung von stark festen Latexbindemitteln hoher Viskosität beschreibt, um eine zentrale Tissueschicht zu imprägnieren und weiter die zentrale Schicht mit jeder der zwei äußeren Schichten zu verbinden, ohne dass sie in eine der äußeren beiden Schichten wandert, zielt die Erfindung auf ein Laminat, bei welchem die äußeren Tissueschichten mit der zentralen Schicht in einer ganzheitlichen Weise verbunden sind, was zu einer mehrlagigen Tissuepapierbahn führt statt zu einem mehrlagigen Tissuepapierprodukt. Mehrlagige Tissuepapierprodukte sind etwas weicher als ähnliche mehrlagige Tissuepapierprodukte.
Es ist auch seit langem Praxis, Bindemittel zu verwenden, die auf innere Oberflächen der mehrlagigen Tissuepapierbahnen aufgebracht werden, um diskrete Bindungen zwischen den Lagen der mehrlagigen Tissuepapierprodukte auszubilden, um wirksam die Trennung der Lagen beim Gebrauch zu verhindern aber die strukturelle Identität als ein mehrlagiges Produkt aufrecht zu halten. Einen beispielhaften Stand der Technik stellt das US-Patent US-A-5,143,776, das an Givens erteilt wurde, dar. Dieser Stand der Technik lehrt nicht die Verwendung von Lagenbindemitteln, um das mehrlagige Produkt wesentlich zu festigen, da er die Tendenz der Lagen, sich zu trennen, betrachtet, das heißt, die trockene Zugfestigkeit des Produkts wird nicht wesentlich erhöht.
Die GB-1,382,714 beschreibt ein mehrlagiges gekrepptes Papierblatt, das entgegengesetzte äußere Bahnen aufweist, die jeweils mit Erhebungen geprägt sind, die an vertiefte Gebiete zwischen den Erhebungen angrenzen, wobei diese Vertiefungen weniger beansprucht werden als die Erhebungen, wobei die Erhebungen jeder äußeren Bahn sich auf die Erhebungen der anderen äußeren Bahn erstrecken und diese quer kreuzen und die inneren Vertiefungen der anderen Bahn überbrücken, wobei ein Haftmittel zwischen den Erhebungen der Bahn angeordnet wird, um die Bahnen in das Blatt zu vereinigen und dieses zu formen, um die Ausdehnung der überbrückten Vertiefungsgebiete zu verhindern und die Blatterstreckung zu begrenzen.
Die US-3,953,638 beschreibt ein mehrlagiges absorbierendes Papierwischprodukt, das eine zentrale Lage eines relativ nicht dehnbaren Tissuepapiers aufweist, das weniger als ungefähr 10 Prozent Gesamtdehnung aufweist, wobei die zentrale Lage ein wasserfestes Verstärkungsharz aufweist, das auf mindestens einer Oberfläche in einem kontinuierlichen Muster aufgedruckt ist, und zwischen ungefähr 15 Prozent und ungefähr 55 Prozent des gesamten Oberflächengebiets bedeckt, eine äußerste Lage eines hoch dehnbaren Tissuepapiers, das zwischen ungefähr 15 Prozent und ungefähr 50 Prozent Krepp aufweist und das Prägepunkte besitzt, die zwischen ungefähr 7 Prozent und ungefähr 50 Prozent des gesamten Oberflächengebiets bilden, wobei diese in unterbrochener Weise an entgegengesetzte Seiten der zentralen Lage an diesen Prägepunkten angehaftet sind, wobei die Nichtdehnbarkeit der zentralen Lage bewirkt, dass die nicht angehafteten Teile der äußersten Lagen sich nach außen ausdehnen, wenn die Struktur benässt wird, um somit die nasse Volumendicke und den Eindruck der Struktur stark zu verbessern.
Die WO 97/08387 beschreibt ein mehrlagiges Zellulosepapierprodukt, wobei dieses mehrlagige Papierprodukt mindestens zwei makroskopisch monoplanare Lagen umfasst, die in gegenüberliegender Beziehung miteinander verbunden sind, wobei mindestens eine der Lagen Prägungen aufweist, wobei die Prägungen sich von der Ebene der Lagen nach außen erstrecken und die entgegengesetzte Lage berühren, wobei die Lagen an diesen Prägungen miteinander verbunden sind, wobei das Papierprodukt eine nasse Lagenbindungsfestigkeit von mindestens 1,77 Gramm pro cm (4,5 Gramm pro Inch) und eine trockene Lagenbindungsfestigkeit von 1,57 bis 7.87 Gramm pro Zentimeter (4,0 bis 20,0 Gramm pro Inch) aufweist. Die Lagen sind vorzugsweise haftend miteinander verbunden. Das Haftmittel wird auf die Prägungen der Lagen aufgebracht.
Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein weiches mehrlagiges Tissuepapierprodukt zu liefern, das ein hohes Niveau von Festigkeit erreicht.
Diese und andere Aufgaben werden unter Verwendung der vorliegenden Erfindung gelöst, wie das in der folgenden Beschreibung angegeben ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt ein stabiles und weiches mehrlagiges Tissuepapierprodukt dar, wobei mindestens eine der inneren Oberflächen des Tissuepapiers ein auf der Oberfläche abgelagertes Verstärkungsmittel aufweist, und ein Verfahren für das Herstellen dieses Produkts, wie das in den angefügten Ansprüchen definiert ist.
Die Zusammensetzung des Verstärkungsmittels wird vorzugsweise aus einer großen Vielzahl von Polymermaterialien ausgewählt, wobei diese auf Lösungsmittel basierende Haftmittel, wasserlösliche Polymere, in Wasser dispergierbare Haftmittel, Emulsionspolymere und Heißschmelzhaftmittel einschließen. Geeignete Polymerbindemittel umfassen Stärke, Polyvinylalkohol, Polyamidharze, Polyacrlyamidharze, Acrylpolymere, Styrol-Butadien-Copolymere, Vinyl-Acetat-Polymere, Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymere, Vinyl-Chlorid-Polymere, Vinyliden-Chlorid-Polymere, Vinyl-Chlorid-Vinyliden-Copolymere, Acrylonitril-Copolymere und Ethylen-Acryl-Copolymere.
Elastomere Latexemulsionen sind vorzugsweise fluidisierte Formen des Verstärkungsmittels. Die Verstärkungsmittel sind vorzugsweise etwas klebrig, besitzen Glasübergangstemperaturen von ungefähr 0 Grad Celsius oder weniger, wobei aber Glasübergangstemperaturen von ungefähr 50 Grad bis ungefähr –50 Grad Celsius in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Das am meisten bevorzugte Verstärkungsmittel ist ein Acryllatex mit einer Glasübergangstemperatur zwischen ungefähr –30 Grad Celsius und ungefähr 10 Grad Celsius.
Das Verstärkungsmittel ist vorzugsweise eine untergeordnete Komponente des Tissuepapierprodukts, wobei es vorzugsweise nur ungefähr 0,5 Gewichtsprozent bis ungefähr 10 Gewichtsprozent des Tissuepapierprodukts auf der Basis des Trockengewichts des Verstärkungsmittels im Vergleich zum Trockenge wicht des Tissuepapierprodukts umfasst. Ein noch mehr bevorzugter Bereich der Zusammensetzung besteht darin, dass das Verstärkungsmittel ungefähr 2 Gewichtsprozent bis ungefähr 5 Gewichtsprozent des Tissuepapierprodukts ausmacht.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein zweilagiges Tissuepapierprodukt, bei dem beide inneren Oberflächen des Produkts das Oberflächenverstärkungsmittel aufweisen.
Unter Ausbildung eines ersten Musters ist das Verstärkungsmittel über im wesentlichen die gesamte innere Oberfläche der Tissuepapierbahn, auf der es ruht, verteilt. Es wird weiter ein dünnes, diskretes zweites Muster relativ konzentrierter Gebiete des Verstärkungsmittels, das in einem Feld einer relativ diffusen Konzentration, das ein erstes Muster bildet, verteilt ist, vorgesehen. Die Funktion der dünnen, konzentrierten Gebiete besteht darin, eine ausreichende Konzentration des Verstärkungsmittels zu liefern, um eine unterbrochene Lagenverbindung mit der benachbarten Tissuepapierbahn zu liefern. Die Funktion der diffusen Konzentration des Verstärkungsmittels besteht darin, eine Verstärkung des Tissuepapierprodukts zu liefern, ohne eine Lagenbindung in solchen Gebieten zu bewirken.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren für das Produzieren eines weichen, festen, mehrlagigen Tissuepapierprodukts. Die Schritte im Verfahren sind:

a) Aufbringen eines fluidisierten Verstärkungsmittels durch eine Oberflächenablagerung auf die Oberfläche einer Tissuepapierbahn, die eine an der Oberfläche verstärkte Tissuepapierbahn bildet, die ungefähr 0,5% bis ungefähr 10% des Verstärkungsmittels umfasst; und
b) Kombinieren der an der Oberfläche verstärken Tissuepapierbahn aus Schritt (a) mit mindestens einer zusätzlichen Tissuepapierbahn, um ein mehrlagiges Tissuepapierprodukt auszubilden, wobei die an der Oberfläche verstärkte Tissuepapierbahn so ist, dass die Oberfläche, die das Verstärkungsmittel umfasst, eine innere Oberfläche des mehrlagigen Tissuepapierprodukts bildet.

Der Kombinationsschritt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann bewirken, dass eine Bindung zwischen zwei oder mehr der Tissuepapierbahnen ausgebildet wird, wobei aber wenn solche Bindungen veranlasst werden, sich auszubilden, sie sich nicht über einen Großteil der Oberfläche der Bahnen ausdehnen dürfen, um eine Rutschebene zwischen den Tissuepapierbahnen, die das mehrlagige Tissueprodukt der vorliegenden Erfindung bilden, aufrecht zu halten.
Das fluidisierte Verstärkungsmittel wird vorzugsweise so abgelagert, dass ein gleichförmiges, dünnes, diskretes Muster relativ konzentrierter Gebiete des fluidisierten Verstärkungsmittel in einem gleichförmig aufgebrachten, relativ diffusen Muster des fluidisierten Verstärkungsmittels abgelagert wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, den Kombinationsschritt (b) so zu bewirken, dass ein Verbindungsdruck ausgeübt wird, der ausreicht, um im wesentlichen die an der Oberfläche verstärkte Tissuepapierbahn mit der zusätzlichen Tissuepapierbahn zu verbinden, indem die Verbindung über die konzentrierten Gebiete des Verstärkungsmittels erfolgt, während ein Verbindungsdruck verwendet wird, der nicht ausreicht, um eine Verbindung der Gebiete des Verstärkungsmittels, das sich im gleichförmigen, relativ diffusen Feld befindet, zu bewirken.
Das bevorzugte Verfahren für das Ablagern des Verstärkungsmittels ist das Drucken.
Das fluidisierte Verstärkungsmittel ist vorzugsweise eine Latexemulsion. Acryllatex ist besonders geeignet. Noch besser ist es, wenn die Latexemulsion einen Feststoffgehalt von ungefähr 10% bis ungefähr 50% und noch besser von ungefähr 20% bis ungefähr 30% aufweist.
Das feste und weiche mehrlagige Tissuepapierprodukt der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise ein Basisgewicht zwischen ungefähr 20 g/m² und ungefähr 70 g/m² und noch besser zwischen ungefähr 25 g/m² und ungefähr 50 g/m² auf. Es weist eine Dichte zwischen ungefähr 0,03 g/cm³ und ungefähr 0,6 g/cm³ und noch besser zwischen ungefähr 0,1 g/cm³ und 0,2 g/cm³ auf.
Das weiche Tissuepapier der vorliegenden Erfindung umfasst ferner Papierherstellungsfasern des Hartholz- und des Weichholztyps, wobei mindestens ungefähr 50% der Papierherstellungsfasern vorzugsweise dem Hartholztyp zugehören, und wobei mindestens ungefähr 10% dem Weichholztyp zugehören. Die Hartholz- und Weichholzfasern können homogen verteilt sein, aber sie sind vorteilhafterweise isoliert, indem sie in getrennten Schichten geleitet werden, wobei eine oder mehrere der Tissuepapierbahnen, die das mehrlagige Tissuepapierprodukt ausbilden, weiter eine innere Schicht und mindestens eine äußere Schicht umfassen. Die bevorzugte Schichtanordnung besteht in diesem Fall darin, die Weichholzfasern auf eine Schicht zu beschränken, die mit einer inneren Oberfläche zusammenfällt, und die Hartholzfasern auf eine Schicht zu beschränken, die mit einer äußeren Oberfläche zusammenfällt.
Die Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise gekreppt, das heißt auf einer Papierherstellungsmaschine hergestellt, die mit einer Yankee-Trocknungsvorrichtung kulminiert, an die eine teilweise getrocknete Papierbahn angehaftet wird und auf der diese getrocknet wird, und von der diese durch eine flexible Abstreichklinge entfernt wird.
Während die Eigenschaften der gekreppten Papierbahnen, insbesondere wenn dem Kreppverfahren Verfahren einer Musterverdichtung vorhergehen, für das Praktizieren der vorliegenden Erfindung bevorzugt werden, so ist ein nicht gekrepptes Tissuepapier auch ein zufriedenstellender Ersatz, und die Praxis der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines nicht gekreppten Tissuepapiers ist speziell im Umfang der vorliegenden Erfindung aufgenommen. Der Ausdruck "Ein nicht gekrepptes Tissuepapier", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Tissuepapier, das nicht komprimierend, vorzugsweise durch eine Durchlufttrocknung getrocknet wird. Die sich ergebenden mit Durchluft getrockneten Bahnen sind in Mustern verdichtet, so dass die Zonen einer relativ hohen Dichte in einem stark voluminösem Feld verteilt sind, wobei in Mustern verdichtetes Tissue eingeschlossen ist, bei dem die Zonen der relativ hohen Dichte kontinuierlich sind, und das Feld des hohen Volumens diskret ist.
Um nicht gekreppte Tissuepapierbahnen zu produzieren, wird eine embrionische Bahn vom foraminösen Formungsträger, auf den sie gelegt ist, auf einen sich langsamer bewegenden höheren Faserstütztransferstoffträger überführt. Die Bahn wird dann auf einen Trocknungsstoff überführt, auf dem sie auf ihre endgültige Trockenheit getrocknet wird. Solche Bahnen können im Vergleich zu gekreppten Papierbahnen einige Vorteile bei der Glattheit der Oberfläche liefern.
Die Techniken, um ein nicht gekrepptes Tissue auf diese Weise herzustellen, sind im Stand der Technik angegeben. Beispielsweise lehrt Wendt et al. in der EP-A-0 677 612 A2, die am 18. Oktober 1995 veröffentlicht wurde, ein Verfahren für das Herstellen von weichen Tissueprodukten ohne ein Kreppen. In einem anderen Fall lehrt Hyland et al. in der EP-A-0 617 164 A1, die am 28. September 1994 veröffentlicht wurde, ein Verfahren für das Herstellen von glatten, nicht gekreppten, mit Durchluft getrockneten Blättern.
Tissuepapierbahnen bestehen im allgemeinen im wesentlichen aus Papierherstellungsfasern. Geringe Mengen chemisch funktioneller Mittel, wie Nassfestigkeits- oder Trockenfestigkeitsbindemittel, Retentionshilfsmittel, grenzflächenaktive Stoffe, chemische Weichmacher, Krepphilfsmittel und Füllmaterialien sind häufig eingeschlossen, wobei diese aber typischerweise nur in geringen Mengen verwendet werden. Die Papierherstellungsfasern, die am häufigsten in Tissuepapieren verwendet werden, sind jungfräuliche chemische Holzzellstoffe.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht einer Tiefdruck- und Verbindungsanordnung, die das Verfahren für das Ausbilden des mehrlagigen Tissuepapierprodukts, das ein auf der Oberfläche abgelagertes Verstärkungsmittel der vorliegenden Erfindung aufweist, darstellt. Das in 1 dargestellte Verfahren bringt das Verstärkungsmittel auf eine Oberfläche der Tissuepapierbahn durch ein Offset-Tiefdruckverfahren auf.
2 ist eine Seitenansicht einer Tiefdruck- und Verbindungsanordnung, die das Verfahren für das Ausbilden des mehrlagigen Tissuepapierprodukts, das ein auf der Oberfläche abgelagertes Verstärkungsmittel der vorliegenden Erfindung aufweist, darstellt. Das in 1 dargestellte Verfahren bringt das Verstärkungsmittel auf eine Oberfläche der Tissuepapierbahn durch ein direktes Tiefdruckverfahren auf.
3 ist eine Seitenansicht einer Tiefdruck- und Verbindungsanordnung, die das Verfahren für das Ausbilden des mehrlagigen Tissuepapierprodukts, das ein auf der Oberfläche abgelagertes Verstärkungsmittel der vorliegenden Erfindung aufweist, darstellt. Das in 3 dargestellte Verfahren bringt das Verstärkungsmittel auf eine Oberfläche von zwei Tissuepapierbahnen durch ein direktes Tiefdruckverfahren auf, wobei diese dann kombiniert werden, um ein mehrlagiges Tissuepapierprodukt zu bilden.
4 ist eine schematische Querschnittsdarstellung des mehrlagigen Tissuepapierprodukts der vorliegenden Erfindung, das die Zonen zeigt, in welchen das Verstärkungsmittel vorhanden ist.
5 ist eine schematische Darstellung, die das Detail der vertieften Gebiete für die Verwendung auf den Druckwalzen, die in den 1, 2 und 3 gezeigt sind, das ist die Tiefdruckwalze 4 der 1, die Tiefdruckwalze 26 der 2, die Tiefdruckwalze 64 der 3, zeigt.
6 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Oberseite einer Papiertissuebahn, die lange Fasern, kurze Fasern und das auf die Oberfläche aufgebrachte Verstärkungsmittel aufweist.
7 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Querschnitts einer Papiertissuebahn, die lange Fasern, kurze Fasern und das auf der Oberfläche aufgebrachte Verstärkungsmittel umfasst.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Während diese Beschreibung mit den Ansprüchen schließt, die den Gegenstand, der als die vorliegende Erfindung angesehen wird, speziell angeben und genau beanspruchen, wird angenommen, dass die Erfindung aus einem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und der angefügten Beispiele deutlicher wird.
Der Ausdruck "umfassend", wie er hier verwendet wird, bedeutet, dass die verschiedenen Komponenten, Inhaltsstoffe oder Schritte gemeinsam bei der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Somit umfasst der Ausdruck "umfassend" die eingeschränkteren Ausdrücke "bestehend im wesentlichen aus" und "bestehend aus".
Der Ausdruck "wasserlöslich", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf Materialien, die in Wasser bei 25°C zu mindestens 3 Gewichtsprozent löslich sind.
Die Ausdrücke "Tissuepapierbahn, Papierbahn und Tissuebahn" beziehen sich alle auf Blätter von Papier, die durch ein Verfahren hergestellt werden, das die Schritte der Ausbildung eines wässrigen Papierherstellungsrohstoffs, das Ablagern dieses Rohstoffs auf einer foraminiferen Oberfläche, wie einem Fourdrinier-Drahtgitter, und das Entfernen des Wassers aus dem Rohstoff durch die Schwerkraft oder durch eine durch Vakuum unterstütze Drainage, das Ausbilden einer embrionischen Bahn, das Überführen der embrionischen Bahn auf ein Filz oder einen Stoff, auf dem es teilweise oder vollständig getrocknet wird, bevor es optional auf eine oder mehrere Zylindertrommeltrocknungsvorrichtungen überführt wird, bevor es auf eine Rolle aufgewickelt wird, umfasst.
Die Ausdrücke "mehrlagige Tissuepapierbahn, mehrlagige Papierbahn, mehrlagige Bahn, mehrlagiges Tissue" werden im Stand der Technik alle austauschbar angewandt, um Blätter eines Papiers zu bezeichnen, die aus zwei oder mehr Schichten eines wässrigen Papierherstellungsrohstoffs hergestellt sind, wobei sie vorzugsweise unterschiedliche Fasertypen aufweisen, wobei die Fasern typischerweise relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie sie bei der Tissuepapierherstellung verwendet werden. Diese Schichten werden vorzugsweise aus der Ablagerung getrennter Ströme gelöster Faserbreie auf einer oder mehreren endlosen foraminiferen Oberflächen ausgebildet. Wenn die einzelnen Schichten anfänglich auf getrennten foraminiferen Oberflächen ausgebildet werden, so können die Schichten nachfolgend kombiniert werden, um eine mehrlagige Tissuepapierbahn auszubilden. Die definierende Eigenschaft der mehrlagigen Tissuepapierbahn ist die, dass die getrennten Schichten miteinander im wesentlichen über ihre gesamte Oberfläche verbunden sind.
Der Ausdruck "einlagiges Tissuepapierprodukt" bedeutet, dass es nur aus einer Lage des Tissues besteht; die Lage kann im wesentlichen eine homogene Natur aufweisen oder es kann sich bei ihr um eine mehrlagige Tissuepapierbahn handeln.
Der Ausdruck "mehrlagiges Tissueprodukt" bedeutet, dass es aus mehr als einer Lage Tissuepapier besteht. Die Lagen eines mehrlagigen Tissuepapierprodukts können eine im wesentlichen homogene Natur aufweisen, oder sie können mehrlagige Tissuepapierbahnen sein. Die definierende Eigenschaft des mehrlagigen Tissuepapierprodukts ist die, dass die Lagen vorherrschend frei von einer Bindung an benachbarten Lagen bleiben; das heißt, wenn die Lagen des mehrlagigen Tissuepapierprodukts verbunden werden, so können sie nur auf einem kleineren Teil ihrer Oberfläche verbunden werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein festes und weiches mehrlagiges Tissuepapierprodukt dar, wobei mindestens eine innere Oberfläche des Tissuepapiers ein auf der Oberfläche abgelagertes Verstärkungsmittel aufweist.
Der Ausdruck "innere Oberfläche", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf jede Oberfläche eines mehrlagigen Tissuepapierprodukts, die im wesentlichen nicht freigelegt wird, wenn das Produkt verwendet wird. Innere Oberflächen können von außerhalb des Produkts teilweise sichtbar sein, beispielsweise durch eine begrenzte Deckkraft der es bildenden Tissuepapierbahnen, wobei aber die definierende Eigenschaft einer inneren Oberfläche die ist, dass sie während des Gebrauchs durch das Vorhandensein der Papierherstellungsfasern, die die Tissuepapierbahnen bilden, die das Produkt ausmachen, abgeschirmt wird.
Der Ausdruck "äußere Oberfläche", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf vorherrschend freigelegte Oberflächen der Tissuepapierbahnen, die das mehrlagige Tissuepapierprodukt bilden.
Die Zusammensetzung des Verstärkungsmittels wird vorzugsweise aus einer großen Vielzahl von Polymermaterialien ausgewählt, wobei diese auf Lösungsmittel basierende Haftmittel, wasserlösliche Polymere, in Wasser dispergierbare Haftmittel, Emulsionspolymere und Heißschmelzhaftmittel umfassen. Verstärkungsmittel können fähig sein, zusätzlich zur trockenen Festigkeit auch eine Nassfestigkeit zu liefern. Geeignete Polymerbindemittel umfassen Stärke, Polyvinylalkohol, Polyamidharze, Polyacrylamidharze, Acrylpolymere, Styrol-Butadien-Copolymere, Vinylacetatpolymere, Ethylenvinylacetatcopolymere, Vinylchloridpolymere, Vinylidenchloridpolymere, Vinylchlorid-Vinyliden-Copolymere, Acrylonitril-Copolymere und Ethylen-Acryl-Copolymere.
Während der Aufbringung muss das Verstärkungsmittel fluid gehalten werden, so dass es auf der Oberfläche der Tissuepapierbahn abgelagert werden kann. Die Ausdrücke "fluidisiertes Verstärkungsmittel" oder "fluidisierte Form des Verstärkungsmittels" werden hier verwendet, um eine Unterscheidung des Verstärkungsmittels in seiner Form bei der Aufbringung im Vergleich zu seiner Form nach der Aufbringung auf die Oberfläche der Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung anzugeben. Fachleute werden erkennen, dass es eine große Vielzahl von Mitteln gibt, um eine Fluidisierung zu erreichen. Wenn das Polymer in Wasser oder einem Lösungsmittel löslich oder dispergierbar ist, so kann es in Wasser oder einem kompatiblen Lösungsmittel aufgelöst oder dispergiert werden. Wenn das Polymer thermoplastisch ist, so kann es einem ausreichenden Temperaturanstieg unterworfen werden, um das Polymer weich zu machen oder zu schmelzen, um es fluid zu machen. Wenn es sich bei ihm um einen fein verteilten Feststoff handelt, so kann es in einem Luftstrom suspendiert werden.
Die am meisten bevorzugte Form des fluidisierten Verstärkungsmittels ist eine wässrige Emulsion. Wasser ist ein sicherer, kostengünstiger Träger, und Emulsionen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eine relativ hohe Aktivität der Feststoffe aufweisen, ohne dass sie eine hohe Viskosität haben.
Elastische synthetische Latexemulsionen sind besonders bevorzugte fluidisierte Formen des Verstärkungsmittels.
Die Verstärkungsmittel sind vorzugsweise etwas klebrig und besitzen beispielsweise Glasübergangstemperaturen von 0 Grad Celsius oder weniger, wobei aber Glasübergangstemperaturen von 50 Grad bis –50 Grad in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Das am meisten bevorzugte Verstärkungsmittel ist ein Acryllatex mit einer Glasübergangstemperatur zwischen ungefähr –30 Grad Celsius und ungefähr 10 Grad Celsius.
Das Verstärkungsmittel wird in wirksamen Mengen verwendet, das heißt, um den gewünschten Pegel der Erhöhung der Festigkeit zu produzieren. Wenn die hinzugefügte Menge zu klein ist, so wird eine Erhöhung der Festigkeit nicht beobachtet. Wenn die hinzugefügte Menge zu groß ist, wird die Aufbringung die Leistung des Tissuepapierprodukts in Bezug auf solche Eigenschaften wie die Dicke und die Absorptionsfähigkeit beeinträchtigen. Vorzugsweise wird das Verstärkungsmittel eine untergeordnete Komponente des Tissuepapierpro dukts bilden, wobei es vorzugsweise nur ungefähr 0,5 Gewichtsprozent bis ungefähr 10 Gewichtsprozent des Tissuepapierprodukts auf der Basis des Trockengewichts des Verstärkungsmittels im Vergleich zum Trockengewicht des Tissuepapierprodukts bildet. Ein noch mehr bevorzugter Bereich der Zusammensetzung besteht darin, dass das Verstärkungsmittel ungefähr 2 Gewichtsprozent bis ungefähr 5 Gewichtsprozent des Tissuepapierprodukts ausmacht.
Die bevorzugte Anzahl von Lagen, die das mehrlagige Tissueprodukt der vorliegenden Erfindung bildet, ist zwei, obwohl drei oder mehr Lagen ebenfalls verwendet werden können. Zweilagige Produkte besitzen zwei innere Oberflächen. Eine oder noch besser beide innere Oberflächen können das auf der Oberfläche abgelagerte Verstärkungsmittel der vorliegenden Erfindung aufweisen.
Das Verstärkungsmittel wird über im wesentlichen der gesamten inneren Oberfläche der Tissuepapierbahn, auf der es sich befindet, verteilt. Es besitzt weiter ein dünnes, diskretes zweites Muster relativ konzentrierter Gebiete des Verstärkungsmittels, die in einem Feld einer relativ diffusen Konzentration, die ein erstes Muster bildet, verteilt sind. Die Funktion der dünnen, konzentrierten Gebiete besteht darin, eine ausreichende Konzentration des Verstärkungsmittels zu liefern, um eine unterbrochene Lagenverbindung mit der benachbarten Tissuepapierbahn zu liefern. Die Funktion der diffusen Konzentration des Verstärkungsmittels besteht darin, eine Verstärkung des Tissuepapierprodukts zu liefern, ohne dass eine Lagenbindung in diesen Gebieten bewirkt wird.
Tissuepapierbahnen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie oft stark unterschiedliche Eigenschaften von einer Oberfläche zur anderen Oberfläche auf weisen. Dies ergibt sich aus der Natur des Verfahrens, mit dem sie hergestellt wurden. Wenn beispielsweise die Tissuebahn auf einer Papiermaschine hergestellt wird, die eine Yankee-Trocknungsvorrichtung verwendet, so wird angenommen, dass die Unterschiede primär davon herrühren, dass eine der Oberflächen haftend an der relativ glatten Yankee-Oberfläche angehaftet wurde, während die andere Oberfläche, die hier so genannte "Filzseitenoberfläche" in ein Filz oder einen Stoff gedrückt oder abgelenkt wurde. In analoger Weise wird ein nicht gekrepptes Tissue, während es nicht an einer Yankee-Trocknungsvorrichtung befestigt wurde, durch die Natur, dass eine seiner Oberflächen abgelenkt wird, wenn es von seinem foraminiferen Formungsträger, auf den es gelegt wurde, auf einen sich langsamer bewegenden höheren Faserstützüberführungsstoffträger überführt wird, eine relativ texturierte Oberfläche, die hier auch als "Filzseitenoberfläche" bezeichnet wird, aufweisen. In jedem Fall wird die Oberfläche entgegengesetzt zur Filzseitenoberfläche hier als "Siebseitenoberfläche" bezeichnet.
Es gibt eine bevorzugte Ausrichtung der Tissuepapierbahnen, die das mehrlagige Tissuepapierprodukt der vorliegenden Erfindung umfassen. Die bevorzugte Ausrichtung der Bahnen ist so, dass die äußeren Oberflächen mit den Siebseitenoberflächen zusammenfallen, während die inneren Oberflächen mit den Filzseitenoberflächen zusammenfallen. Ohne durch eine Theorie gebunden zu sein, nehmen die Erfinder an, dass die größere Weichheit der Siebseitenoberflächen vorteilhafterweise als eine äußere Oberfläche verwendet wird, während die größere Textur der Filzseitenoberfläche, eine bessere Ablagerung des Verstärkungsmittels ermöglicht, wie es hier angegeben wurde.
Die Erfindung gibt weiter ein Verfahren für das Erzeugen eines weichen, festen, mehrlagigen Tissuepapierprodukts an. Die Schritte im Verfahren sind:

a) Aufbringen eines fluidisierten Verstärkungsmittels durch eine Oberflächenablagerung auf die Oberfläche einer Tissuepapierbahn, die eine an der Oberfläche verstärkte Tissuepapierbahn bildet, die ungefähr 0,5% bis ungefähr 10% des Verstärkungsmittels aufweist; und
b) Kombinieren der an der Oberfläche verstärkten Tissuepapierbahn des Schritts (a) mit mindestens einer zusätzlichen Tissuepapierbahn, um ein mehrlagiges Tissuepapierprodukt auszubilden, wobei die an der Oberfläche verstärkte Tissuepapierbahn so ausgerichtet wird, dass die Oberfläche, die das Verstärkungsmittel aufweist, eine innere Oberfläche des mehrlagigen Tissuepapierprodukts bildet.

Das fluidisierte Verstärkungsmittel wird vorzugsweise so abgelagert, dass ein gleichförmiges, dünnes, diskretes zweites Muster relativ konzentrierter Gebiete des fluidisierten Verstärkungsmittels innerhalb eines gleichförmig aufgebrachten, relativ diffusen ersten Musters des fluidisierten Verstärkungsmittels abgelagert wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, den Kombinationsschritt (b) so zu bewirken, dass ein Verbindungsdruck angewandt wird, um im wesentlichen die an der Oberfläche verstärkte Papierbahn mit der zusätzlichen Tissuepapierbahn über die konzentrierten Gebiete des Verstärkungsmittel zu verbinden, während ein Verbindungsdruck verwendet wird, der nicht ausreicht, ein Verbinden der Gebiete des Verstärkungsmittels, das sich im gleichförmigen, relativ diffusen Feld befindet, zu bewirken.
Das bevorzugte Verfahren für das Ablagern des Verstärkungsmittels ist das Drucken. Das am meisten bevorzugte Druckverfahren ist der Tiefdruck.
Das fluidisierte Verstärkungsmittel ist vorzugsweise eine wässrige Latexemulsion. Acryllatex ist besonders geeignet. Noch besser ist es, wenn die Latexemulsion einen Feststoffgehalt zwischen ungefähr 10% und ungefähr 50%, und am besten zwischen ungefähr 20% und ungefähr 30% aufweist.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie das auf der Oberfläche abgelagerte Verstärkungsmittel aufweist, das im wesentlichen die gesamte innere Oberfläche, auf der es sich befindet, bedeckt. Eine Häufigkeit der gleichförmigen Ablagerungen des fluidisierten Verstärkungsmittels von ungefähr 39,4 Ablagerungen pro Zentimeter (100 Ablagerungen pro Inch) oder mehr ist ausreichend, um dies zu erreichen. Am besten ist eine Häufigkeit zwischen ungefähr 78,7 und ungefähr 393,7 Ablagerungen pro Zentimeter (zwischen ungefähr 200 und ungefähr 1000 Ablagerungen pro Inch).
Der Ausdruck "Häufigkeit" in Bezug auf den Abstand der Ablagerungen des chemischen Weichmachers, wie er hier verwendet wird, ist als 0,4 × (die Anzahl der Ablagerungen) pro linearem Zentimeter (die Anzahl der Ablagerungen pro linearem Inch) wie sie in der Richtung des dichtesten Abstands gemessen wird, definiert. Es wird erkennbar, dass viele Muster oder Anordnungen der Ablagerungen sich als gleichförmig und diskret qualifizieren können, und dass der Abstand in mehreren Richtungen gemessen werden kann. Beispielsweise würde eine geradlinige Anordnung so gemessen, als habe sie weniger Ablagerungen pro Inch in einer diagonalen Linie als in der Horizontalen oder Vertikalen. Die Erfinder glauben, dass die Richtung des minimalen Abstands am signifikantesten ist, und sie definieren somit die Frequenz in dieser Richtung.
Ein gebräuchliches Tiefdruckmuster ist das sogenannte "hexagonale" Muster, bei dem die vertieften Gebiete in Zentren eingraviert sind, die sich in den Ecken eines gleichseitigen Sechsecks befinden, mit einem zusätzlichen vertieften Gebiet im Zentrum der hexagonalen Figur. Es wird erkennbar, dass der dichteste Abstand bei dieser Anordnung entlang einem Paar von Linien liegt, die sich in einem Winkel von 60° schneiden, wobei jede eine horizontale Linie in einem Winkel von 60° schneidet. Die Anzahl der Zellen pro Quadratfläche in einer hexagonalen Anordnung ist somit das 1,15-fache des Quadrats der Häufigkeit.
Die gleichförmigen Oberflächenablagerungen des fluidisierten Verstärkungsmittels weisen vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als ungefähr 250 Mikrometer, noch besser von weniger als ungefähr 150 Mikrometer und noch besser von weniger als 50 Mikrometer auf. Die Größe der oben angegebenen Ablagerungen bezieht sich auf die Größe des fluidisierten Verstärkungsmittels im Moment des Kontakts mit der Tissuepapierbahn. Es sollte erkennbar sein, dass bevorzugte fluidisierte Verstärkungsmittel eine Viskosität und eine Oberflächenspannung aufweisen, die das Aufsaugen fördern, wenn sie einmal auf das Substrat aufgebracht sind. Es wird angenommen, dass die Fläche, die durch das Verstärkungsmittel bedeckt wird, höher ist, als das durch die Ablagerungshäufigkeit und den hier vorher definierten Ablagerungsgrößenbereichen vorhergesagt wird. Tatsächlich wird in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im wesentlichen die gesamte Oberfläche durch das Verstärkungsmittel bedeckt.
Die vorliegende Erfindung ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass sie die gleichförmigen Oberflächenablagerungen aufweist, die sich hauptsächlich auf mindestens einer und noch besser auf beiden der zwei inneren Oberflächen eines zweilagigen mehrlagigen Tissuepapierprodukts befinden.
Die Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung können miteinander durch das Verstärkungsmittel oder durch ein anderes Mittel verbunden sein; wenn solche Bindungen vorhanden sind, so dürfen sie nicht über einen Großteil der Oberflächen der Bahnen ausgebildet sein, um eine Gleitebene zwischen den Tissuepapierbahnen, die das mehrlagige Tissueprodukt der vorliegenden Erfindung bilden, aufrecht zu halten.
Ein speziell wirksames Mittel, dies zu erreichen, besteht darin, das fluidisierte Verstärkungsmittel nicht gleichförmig abzulagern. Eine speziell bevorzugte nicht gleichförmige Anwendung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel so abgelagert ist, dass ein gleichförmiges, dünnes Muster relativ konzentrierter Gebiete des fluidisierten Verstärkungsmittels innerhalb eines gleichförmig aufgebrachten relativ diffusen Musters des fluidisierten Verstärkungsmittels abgelagert wird, wobei der Kombinationsschritt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bewirkt wird, indem ein Verbindungsdruck ausgeübt wird, der ausreicht, um im wesentlichen eine an der Oberfläche verstärkte Tissuepapierbahn an einer zusätzlichen Tissuepapierbahn durch eine Bindung über die konzentrierten Gebiete des Verstärkungsmittels zu bewirken, zu verbinden. Der Verbindungsdruck wird so ausgewählt, dass er nicht ausreicht, um die Gebiete des Verstärkungsmittels, das sich im gleichförmigen, relativ diffusen Feld befindet, zu verbinden.
Das relativ diffuse Muster des fluidisierten Verstärkungsmittels ist dadurch gekennzeichnet, dass es im wesentlichen die gesamte innere Oberfläche, auf der es sich befindet, bedeckt. Wie hier vorher angegeben wurde, ist ein Abstand von gleichförmigen Ablagerungen des fluidisierten Verstärkungsmittels von ungefähr 39,4 Ablagerungen pro Zentimeter (100 Ablagerungen pro Inch) oder mehr ausreichend, um dies zu erreichen. Am meisten gewünscht ist ein Abstand zwischen ungefähr 0,08 Ablagerungen und ungefähr 0,4 Ablagerungen pro Zentimeter (zwischen ungefähr 200 und ungefähr 1000 Ablagerungen pro Inch). Wie hier ebenfalls vorher angegeben wurde, weisen die gleichförmigen Oberflächenablagerungen des fluidisierten Verstärkungsmittels einen Durchmesser von weniger als ungefähr 250 Mikrometer, vorzugsweise von weniger als ungefähr 50 Mikrometer auf, wobei die spezifizierten Durchmesser sich auf die Größe der Ablagerungen des fluidisierten Verstärkungsmittels im Moment des Kontakts mit der Tissuepapierbahn beziehen.
Im Gegensatz dazu ist das relativ gleichförmige dünne Muster relativ konzentrierter Gebiete des fluidisierten Verstärkungsmittels dadurch gekennzeichnet, dass es nur einen kleinen Bruchteil der inneren Oberfläche, auf der es sich befindet, bedeckt. Eine Häufigkeit gleichförmiger Ablagerungen des fluidisierten Verstärkungsmittels, das das dünne Muster umfasst, von weniger als ungefähr 0,8 Ablagerungen pro Zentimeter (2 Ablagerungen pro Inch) ist ausreichend, um dies zu erreichen. Am besten ist eine Häufigkeit zwischen ungefähr 0,08 Ablagerungen und ungefähr 0,4 Ablagerungen pro Zentimeter (ungefähr 0,2 und ungefähr 1 Ablagerung pro Inch). Die gleichförmigen Oberflächenablagerungen des fluidisierten Verstärkungsmittels im dünnen Muster weisen mehr als ungefähr 1000 Mikrometer im Durchmesser, vorzugsweise mehr als ungefähr 2500 Mikrometer im Durchmesser und am besten mehr als ungefähr 5000 Mikrometer im Durchmesser auf. Die Größe der Ablagerungen, die oben angegeben ist, bezieht sich auf die Größe des fluidisierten Verstärkungsmittels im Moment des Kontakts mit der Tissuepapierbahn. Es sollte erkennbar sein, dass bevorzugte fluidisierte Verstärkungsmittel eine Viskosität und eine Oberflächenspannung aufweisen, die das Aufsaugen unterstützen, wenn sie auf das Substrat aufgebracht sind. Es wird somit angenommen, dass das Gebiet, das durch das Verstärkungsmittel bedeckt ist, größer ist als durch die Ablagerungshäufigkeit und die vorher hier spezifizierten Ablagerungsgrößenbereiche vorhergesagt wurde. Die Häufigkeit und die Ablagerungsgröße der Ablagerungen, die sich im dünnen Muster befinden, sollten jedoch ausgewählt werden, um das "Wachsen" der Ablagerungsgröße zu minimieren, da die Funktion dieser Ablagerungen nur dazu dient, eine unterbrochene Lagenbindung mit der benachbarten Tissuepapierbahn herzustellen, statt die Lagen in gesamter Weise aneinander zu befestigen.
Das mehrlagige Tissuepapierprodukt der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise ein Basisgewicht zwischen ungefähr 20 g/m² und ungefähr 70 g/m² und noch besser zwischen ungefähr 25 g/m² und ungefähr 50 g/m² auf. Es weist eine Dichte zwischen ungefähr 0,03 g/cm³ und ungefähr 0,6 g/cm³ und noch besser zwischen ungefähr 0,1 g/cm³ und 0,2 g/cm³ auf.
Das weiche Tissuepapier der vorliegenden Erfindung umfasst ferner Papierherstellungsfasern des Hartholz- als auch des Weichholztyps, wobei mindestens ungefähr 50% der Papierherstellungsfasern vom Hartholztyp und mindestens ungefähr 10% vom Weichholztyp sind. Die Hartholz- und die Weichholzfasern werden am besten durch das Beschränken auf getrennte Schichten isoliert, wobei die Tissuepapierbahnen, die das mehrlagige Tissuepapierprodukt bilden, eine innere Schicht und mindestens eine äußere Schicht umfassen.
Die Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise gekreppt, das heißt auf einer Papierherstellungsmaschine erzeugt, die in einer Yankee-Trocknungsvorrichtung kulminiert, an die eine teilweise getrocknete Papierbahn angehaftet wird und auf der sie getrocknet und von der sie durch die Aktion einer flexiblen Kreppklinge entfernt wird.
Das Kreppen ist ein Mittel des mechanischen Komprimierens des Papiers in der Maschinenrichtung. Das Ergebnis ist eine Erhöhung des Basisgewichts (Masse pro Einheitsgebiet) als auch dramatische Änderungen in vielen physikalischen Eigenschaften, insbesondere wenn diese in Maschinenrichtung gemessen werden. Das Kreppen wird im allgemeinen mit einer flexiblen Klinge, einer sogenannten Abstreichklinge, in einer Yankee-Trocknungsvorrichtung in einem Betrieb auf der Maschine erreicht.
Ein Yankee-Trocknungsvorrichtung ist eine Trommel mit einem großen Durchmesser, von im allgemeinen 2,44 bis 6,10 m (8 bis 20 Fuß), die gestaltet ist, dass sie mit Dampf mit Druck versorgt werden kann, um eine heiße Oberfläche für das Vollenden des Trocknens der Papierherstellungsbahnen am Ende des Papierherstellungsverfahrens zu liefern. Die Papierbahn, die zuerst auf einem foraminiferen Formungsträger, wie einem Fourdrinier-Drahtgitter, ausgebildet ist, wo sie vom reichlichen Wasser, das benötigt wird, um den Faserschlamm zu dispergieren, befreit wird, wird im allgemeinen auf ein Filz oder ein Stoff in einem sogenannten Pressabschnitt überführt, wo das Entwässern fortgesetzt wird, entweder indem das Papier mechanisch komprimiert wird oder durch ein anderes Entwässerungsverfahren, wie ein Durchluftrocknen mit heißer Luft, bevor sie schließlich in einem halb trockenen Zustand auf die Ober fläche der Yankee-Trocknungsvorrichtung überführt wird, damit das Trocknen beendet wird.
Die am meisten bevorzugten Variationen des Krepppapierherstellungsverfahrens für das Herstellen von Tissuepapieren, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen die so genannten Musterverdichtungsverfahren, bei denen die sich ergebende Struktur dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein Feld mit relativ hoher Fülligkeit und einer relativ geringen Faserdichte und eine Anordnung verdichteter Zonen mit einer relativ hohen Faserdichte, die im Feld mit hoher Fülligkeit verteilt sind, umfasst. Das Feld hoher Fülligkeit ist alternativ als ein Feld von Kissenregionen gekennzeichnet. Die verdichteten Zonen werden alternativ als Höckenegionen bezeichnet. Die verdichteten Zonen können innerhalb des Feldes hoher Fülligkeit diskret beabstandet sein, oder sie können innerhalb des Feldes hoher Fülligkeit vollständig oder teilweise miteinander verbunden sein. Vorzugsweise sind die Zonen relativ hoher Dichte kontinuierlich, und das Feld hoher Fülligkeit ist diskret. Bevorzugte Verfahren für das Herstellen von in Mustern verdichteter Tissuebahnen sind im US-Patent US-A-3,301,746, das an Sanford und Sisson am 31. Januar 1967 erteilt wurde, im US-Patent US-A-3,974,025, das an Peter G. Ayers am 10. August 1976 erteilt wurde, und im US-Patent US-A-4,191,609, das an Paul D. Trokhan am 4. März 1980 erteilt wurde, und im US-Patent US-A-4,637,859, das an Paul D. Trokhan am 20. Januar 1987 erteilt wurde, und im US-Patent US-A-4,942,077, das an Wendt et al. am 17. Juli 1990 erteilt wurde, beschrieben.
Um in Mustern verdichtete gekreppte Tissuebahnen herzustellen, wird beim Bahnüberführungsschritt direkt nach der Ausbildung der Bahn eine Überfüh rung auf einen Stoff statt auf ein Filz durchgeführt. Die Bahn wird neben eine Anordnung von Stützen, die den Formungsstoff bilden, angeordnet. Die Bahn wird gegen die Anordnung von Stützen gepresst, was somit zu verdichteten Zonen in der Bahn an Orten führt, die geographisch den Kontaktpunkten zwischen der Anordnung der Stützen und der nassen Bahn entsprechen. Der Rest der Bahn, der während dieser Operation nicht komprimiert wird, wird als Feld hoher Fülligkeit bezeichnet. Das Feld hoher Fülligkeit kann weiter durch die Anwendung eines Fluiddrucks, wie beispielsweise mit einer Vakuumvorrichtung oder einer Durchlufttrocknungsvorrichtung, entdichtet werden. Die Bahn wird entwässert und wahlweise vorgetrocknet, so dass im wesentlichen eine Komprimierung des Feldes hoher Fülligkeit vermieden wird. Die Vorgänge der Entwässerung, der wahlweisen Vortrocknung und der Ausbildung der verdichteten Zonen können integriert oder teilweise integriert werden, um die Gesamtzahl der durchgeführten Verarbeitungsschritte zu reduzieren. Der Feuchtigkeitsgehalt der halbtrockenen Bahn am Punkt der Überführung auf die Yankee-Oberfläche beträgt weniger als ungefähr 40%, und die heiße Luft wird durch die halb trockene Bahn gedrückt, während sich die halb trockene Bahn auf dem Formungsstoff befindet, um eine Struktur niedriger Dichte auszubilden.
Die in Mustern verdichtete Bahn wird auf die Yankee-Trocknungsvorrichtung überführt und vollständig getrocknet, wobei vorzugsweise weiter ein mechanisches Pressen vermieden wird. In der vorliegenden Erfindung umfassen vorzugsweise ungefähr 8% bis ungefähr 55% der gekreppten Tissuepapieroberfläche verdichtete Höcker, die eine relative Dichte von mindestens 125% der Dichte des Feldes hoher Fülligkeit aufweisen.
Die Anordnung der Stützen wird vorzugsweise durch ein Prägeträgerstoff, der eine gemusterten Versatz von Höckern aufweist, die als die Anordnung der Stützen wirken, die die Ausbildung der verdichteten Zonen nach dem Aufbringen von Druck erleichtern, dargestellt. Das Muster der Höcker bildet die Anordnung der Stützen, die vorher angegeben wurde. Prägeträgerstoffe sind im US-Patent US-A-3,301,746 von Sanford und Sisson, das am 31. Januar 1967 erteilt wurde, im US-Patent US-A-3,821,068, Salvucci Jr. et al., das am 21. Mai 1974 erteilt wurde, im US-Patent US-A-3,974,025, Ayers, das am 10. August 1976 erteilt wurde, im US-Patent US-A-3,573,164, Friedberg et al., das am 30. März 1971 erteilt wurde, im US-Patent US-A-3,473,576, Amneus, das am 21. Oktober 1969 erteilt wurde, im US-Patent US-A-4,239,065, Trokhan, das am 16. Dezember 1980 erteilt wurde, und im US-Patent US-A-4,528,239, Trokhan, das am 9. Juli 1985 erteilt wurde, beschrieben.
Am besten ist es, wenn die embrionische Bahn veranlasst wird, sich der Oberfläche eines Stoffes mit offenen Maschen/eines Prägestoffes durch die Aufbringung eines Fluidkraft auf die Bahn anzupassen und diese danach thermisch auf diesem Stoff als ein Teil eines Herstellungsverfahrens für Papier niedriger Dichte vorzutrocknen. Wenn das thermische Vortrocknen durch das Hindurchführen heißer Luft durch die embrionische Bahn ausgeführt wird, wird das Verfahren im Stand der Technik als Durchlufttrocknung bezeichnet. Mit Durchluft getrocknete Bahnen werden für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung speziell bevorzugt.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in größtem Maße verwirklicht, wenn der Trocknungs- oder Prägestoff, der hier vorher beschrieben wurde, einer ist, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er Gebiete mit kontinu ierlich hoher Dichte (Höcker), die in einem Feld hoher Fülligkeit verteilt sind, aufweist. Vorzugsweise sind die Gebiete relativ hoher Fülligkeit Gebiete mit einer unterschiedlichen Dichtestruktur und sie sind diskrete Regionen, die hier als "Kissen" bezeichnet werden. Wenn der Trocknungs- oder Prägestoff kontinuierliche Gebiete mit hoher Dichte oder Höckergebiete umfasst, so sind die Kissen notwendigerweise diskret. Die Häufigkeit der Kissen in einem vorgegebenen Gebiet im Tissuepapier ist signifikant. Es ist wünschenswert, einen möglichst hohen Pegel von Kissen aufrecht zu halten, um eine maximale Fülligkeit und eine Sichtbarkeit des Prägestoffmusters zu erreichen. Eine übermäßige Größe kann jedoch die Weichheit signifikant beeinträchtigen, was durch die Negative der gröber texturierten Oberfläche herrührt.
Eine andere Variation der Verarbeitungsschritte, die in der vorliegenden Erfindung enthalten sind, umfasst die Ausbildung sogenannter nicht komprimierter, nicht in Mustern verdichteter, mehrlagiger Tissuepapierstrukturen, wie das im US-Patent US-A-3,812,000, das an Joseph L. Salvucci Jr. und Peter N. Yiannos am 21. Mai 1974 erteilt wurde, und im US-Patent US-A-4,208,459, das an Henry E. Becker, Albert L. McConnell und Richard Schutte am 17. Juni 1980 erteilt wurde, beschrieben ist. Im allgemeinen werden nicht komprimierte, nicht in Mustern verdichtete mehrlagige Tissuepapierstrukturen durch das Ablagern eines Papierherstellungsrohrstoffs auf einem foraminiferen Formungsgitter, wie einem Fourdrinier-Gitter, um eine nasse Bahn auszubilden, das Entwässern der Bahn und das Entfernen weiteren Wassers ohne eine mechanische Komprimierung, bis die Bahn eine Faserkonsistenz von mindestens 80% aufweist, und das Kreppen der Bahn hergestellt. Das Wasser wird aus der Bahn durch eine Vakuumentwässerung und ein thermisches Trocknen entfernt. Die sich ergebende Struktur ist ein weiches aber schwaches Blatt hoher Fülligkeit relativ unkomp rimierter Fasern. Das Bindungsmaterial wird vorzugsweise auf Teile der Bahn vor dem Kreppen angewandt.
Während die Eigenschaften der gekreppten Papierbahnen, insbesondere wenn dem Kreppverfahren Verfahren eines Musterverdichtung vorhergehen, für das Ausführen der vorliegenden Erfindung bevorzugt werden, ist ein nicht gekrepptes Tissuepapier auch ein zufriedenstellender Ersatz, und das Ausführen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des nicht gekreppten Tissuepapiers wird speziell in den Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
Nicht gekrepptes Tissuepapier, so wie der Begriff hier verwendet wird, bezeichnet ein Tissuepapier, das nicht komprimierend, vorzugsweise mit Durchluft getrocknet wurde. Die sich ergebenden mit Durchluft getrockneten Bahnen sind in Mustern verdichtet, so dass die Zonen relativ hoher Dichte in einem Feld hoher Fülligkeit verteilt sind, das in Mustern verdichtete Tissues einschließt, bei denen Zonen relativ hoher Dichte kontinuierlich ausgebildet sind, und bei denen das Feld hoher Fülligkeit diskret ausgebildet ist.
Um nicht gekreppte Tissuepapierbahnen herzustellen, wird eine embrionische Bahn vom foraminiferen Formungsträger, auf den sie gelegt ist, auf einen sich langsamer bewegenden hohen Faserstütztransferstoffträger überführt. Die Bahn wird dann auf einen Trocknungsstoff überführt, auf dem sie auf eine endgültige Trockenheit getrocknet wird. Solche Bahnen können einige Vorteile bei der Oberflächenglattheit im Vergleich zu gekreppten Papierbahnen aufweisen.
Die Techniken, um nicht gekrepptes Tissue in dieser Art herzustellen, sind im Stand der Technik angegeben. Beispielsweise lehrt Wendt et al. in der EP-0 677 612 A2, die am 18. Oktober 1995 veröffentlicht wurde, ein Verfahren für das Herstellen weicher Tissueprodukte ohne ein Kreppen. In einem anderen Fall lehrt Hyland et al. in der EP-0 617 164 A1, die am 28. September 1994 veröffentlicht wurde, ein Verfahren für das Herstellen glatter, nicht gekreppter, mit Durchluft getrockneter Blätter.
Die 1 bis 7 werden als eine Hilfe beim Verstehen der vorliegenden Erfindung präsentiert.
1 ist eine Seitenansicht einer Tiefdruck- und Verbindungsanordnung, die das Verfahren für das Ausbilden eines mehrlagigen Tissuepapierprodukts, das ein auf der Oberfläche abgelagertes Verstärkungsmittel der vorliegenden Erfindung aufweist, darstellt. Das in 1 dargestellte Verfahren fügt das Verstärkungsmittel auf eine Oberfläche der Tissuepapierbahn durch ein Offset-Tiefdruckverfahren hinzu.
Betrachtet man die 1, so ist fluidisiertes Verstärkungsmittel 6 in einer Wanne 5 gezeigt, so dass die sich drehende Tiefdruckwalze 4 teilweise in das fluidiserte Verstärkungsmittel 6 getaucht wird. Die Tiefdruckwalze 4 weist eine Vielzahl vertiefter Gebiete auf, die im wesentlichen keinen Inhalt aufweisen, wenn sie in die Wanne 5 einlaufen, die sich aber mit dem fluidisierten Verstärkungsmittel 6 füllen, wenn die Tiefdruckwalze 4 teilweise in das fluidisierte Verstärkungsmittel in der Wanne 5 während der Rotation der Walze getaucht wird.
Wenn man weiter die 1 betrachtet, so wird übermäßiges fluidisiertes Verstärkungsmittel 6, das von der Wanne 5 aufgenommen aber nicht in den vertieften Gebieten gehalten wird, durch eine flexible Abstreichklinge 7, die eine Tiefdruckwalze 4 auf ihrer äußeren Oberfläche berührt, aber sich nicht wesentlich in die vertieften Gebiete verformen kann, entfernt. Somit befindet sich das verbleibende fluidisierte Verstärkungsmittel auf der Tiefdruckwalze 4 nahezu ausschließlich in den vertieften Gebieten der Tiefdruckwalze 4. Dieses verbleibende fluidisierte Verstärkungsmittel wird dann in Form von Ablagerungen auf die Aufbringungswalze 3 überführt. Die Aufbringungswalze 3 kann eine Vielzahl von Oberflächenbedeckungen aufweisen, wenn sie dem Zweck des Verfahrens genügen. Im allgemeinen wird die Aufbringungswalze 3 in dieser Druckanordnung mit einer komprimierbaren Beschichtung, wie einem elastomeren Polymer, wie natürlichem oder künstlichem Kautschuk, bedeckt sein. Die Tiefdruckwalze 4 und die Aufbringungswalze 3 werden mit einer Überlagerung arbeiten, da sie einen Belastungsdruck aufweisen, der bei der Extraktion des fluidisierten Verstärkungsmittels von den vertieften Gebieten der Tiefdruckwalze 4 hilft, wenn diese sukzessive durch das Gebiet 8 hindurch läuft, das durch die Überlagerung der Tiefdruckwalze 4 und der Aufbringungswalze 3 gebildet wird. Die Überlagerung oder der tatsächliche Kontakt zwischen den Walzenoberflächen im Gebiet 8 wird gewöhnlicherweise bevorzugt, aber es kann auch der Fall betrachtet werden, dass gewisse Kombinationen der Größe und der Form der vertieften Gebiete und die Fluideigenschaften des Verstärkungsmittels einen zufriedenstellende Überführung erlauben, wenn die beiden Walzen nur in großer Nähe zueinander laufen. Das fluidisierte Verstärkungsmittel, das im Gebiet 8 von der Tiefdruckwalze 4 auf die Aufbringungswalze 3 extrahiert wurde, nimmt die Form von Oberflächenablagerungen an, die in der Größe und dem Abstand dem Muster der vertieften Gebiete der Tiefdruckwalze 4 entsprechen. Die Ablagerungen des fluidisierten Verstärkungsmittels auf der Aufbringungswalze 3 werden auf die Tissuepapierbahn 1 überführt, die zum Gebiet 9 gelenkt wird, ein Gebiet, das durch den Punkt definiert wird, an dem die Aufbringungswalze 3, die Tissuepapierbahn 1 und eine Druckwalze 2 nahe beieinander sind. Die Druckwalze 2 kann eine Vielzahl von Oberflächenbedeckungen aufweisen, vorausgesetzt sie passen zum Zweck des Verfahrens. Im allgemeinen wird die Druckwalze 2 in dieser Konfiguration eine metallische Bedeckung aufweisen. Die Druckwalze 2 und die Aufbringungswalze 3 werden normalerweise ohne eine Überlagerung arbeiten. Es ist nur notwendig, dass die Walzen ausreichend dicht zueinander laufen, so dass wenn sich die Tissuepapierbahn 1 im Gebiet 9 befindet, sie die Ablagerungen des fluidisierten Verstärkungsmittels auf der Aufbringungswalze 3 ausreichend berührt, um zu bewirken, dass diese zumindest teilweise von der Aufbringungswalze 3 auf die Tissuepapierbahn 1 übertragen werden. Da der Belastungsdruck zwischen der Aufbringungswalze 3 und der Druckwalze 2 dazu neigen wird, die Tissuebahn 1 zu komprimieren, sollten übertrieben kleine Lücken zwischen den zwei Walzen vermieden werden, um die Dicke oder Fülligkeit der Tissuebahn 1 zu bewahren. Eine Überlagerung oder ein tatsächlicher Kontakt zwischen den Walzenoberflächen (durch die Tissuepapierbahn 1) im Gebiet 9 ist gewöhnlicherweise nicht notwendig, aber es wird erwogen, dass gewisse Kombinationen von Mustern und Eigenschaften des fluidisierten Verstärkungsmittels es erfordern mögen, dass die beiden Walzen im Kontakt miteinander betrieben werden müssen. Die Tissuepapierbahn 1 verlässt das Gebiet 9, wobei die Seite 11 die Oberflächenablagerungen des Verstärkungsmittels aufweist. Die Tissuepapierbahn 10 ist die Tissuepapierbahn 1, die das Gebiet 9 verlassen hat, wobei sie die Seite 11, die die Oberflächenablagerungen des Verstärkungsmittels aufweist, umfasst.
Wenn man weiter die 1 betrachtet, so werden die Tissuepapierbahn 10 und die Tissuepapierbahn 13 zueinander geführt und im Gebiet 12 kombiniert, ein Gebiet, das durch den Punkt definiert wird, an dem die zwei Verbindungswalzen 14, die Tissuepapierbahn 10 und die Tissuepapierbahn 13 sich in der Nähe befinden. Die Verbindungswalzen 14 können eine Vielzahl von Oberflächenbedeckungen aufweisen, sofern diese für den Zweck des Verfahrens geeignet sind. Üblicherweise wird eine der Verbindungswalzen 14 mit einer komprimierbaren Beschichtung, wie einem elastomeren Polymer, wie natürlichem oder synthetischem Kautschuk, bedeckt sein, während die andere Verbindungswalze eine Metallbedeckung aufweisen wird. Ein fester Spalt, der kleiner als die Summe der Dicke der Tissuepapierbahn 10 und der Tissuepapierbahn 13 ist, zwischen den Verbindungswalzen 14 im Gebiet 12 wird bevorzugt, so dass die eine Lagenbindung erzielt wird, wenn das mehrlagige Tissuepapierprodukt 15 das Gebiet 12 verlässt. Es wird aber erwogen, dass gewisse Kombinationen der Eigenschaften der Tissuepapierbahn und der Eigenschaften der Oberfläche der Verbindungswalze eine zufriedenstellende Lagenbindung und eine zufriedenstellende Dicke des mehrlagigen Tissuepapierprodukts 15 mit einer Überlagerung zwischen den Verbindungswalzen 14 ermöglicht.
2 ist eine Seitenansicht einer Tiefdruck- und Verbindungsanordnung, die das Verfahren zur Ausbildung des mehrlagigen Tissuepapierprodukts, das das auf der Oberfläche abgelagerte Verstärkungsmittel der vorliegenden Erfindung aufweist, zeigt. Das in 2 dargestellte Verfahren bringt das Verstärkungsmittel auf eine Oberfläche der Tissuepapierbahn durch ein direktes Tiefdruckverfahren auf.
Betrachtet man die 2, so ist fluidisiertes Verstärkungsmittel 25 in einer Wanne 24 gezeigt, so dass die sich drehende Tiefdruckwalze 26 teilweise in das fluidiserte Verstärkungsmittel 25 getaucht wird. Die Tiefdruckwalze 26 weist eine Vielzahl vertiefter Gebiete auf, die im wesentlichen keinen Inhalt aufweisen, wenn sie in die Wanne 24 einlaufen, die sich aber mit dem fluidisierten Verstärkungsmittel 25 füllen, wenn die Tiefdruckwalze 26 teilweise in das fluidisierte Verstärkungsmittel in der Wanne 24 während der Rotation der Walze getaucht wird.
Wenn man weiter die 2 betrachtet, so wird übermäßiges fluidisiertes Verstärkungsmittel 25, das von der Wanne 24 aufgenommen aber nicht in den vertieften Gebieten gehalten wird, durch eine flexible Abstreichklinge 23, die eine Tiefdruckwalze 26 auf ihrer äußeren Oberfläche berührt, aber sich nicht wesentlich in die vertieften Gebiete verformen kann, entfernt. Somit befindet sich das verbleibende fluidisierte Verstärkungsmittel auf der Tiefdruckwalze 26 nahezu ausschließlich in den vertieften Gebieten der Tiefdruckwalze 26. Dieses verbleibende fluidisierte Verstärkungsmittel wird dann in Form von Ablagerungen auf die Tissuepapierbahn 20, die zum Gebiet 22 gelenkt wird, überführt. Die Überführung tritt auf, da die Tissuepapierbahn 20 in die Nähe des fluidisierten Verstärkungsmittels gebracht wird, das in den vertieften Gebieten vorhanden ist, durch den Druck der Druckwalze 21 relativ zur Tiefdruckwalze 26 im Gebiet 22. Die Druckwalze 21 kann eine Vielzahl von Oberflächenbedeckungen aufweisen, sofern sie für den Zweck des Verfahrens geeignet sind. Im allgemeinen wird die Druckwalze 21 mit einer komprimierbaren Beschichtung, wie einem elastomeren Polymer, wie einem natürlichen oder synthetischen Kautschuk, beschichtet sein. Die Tiefdruckwalze 26 und die Druckwalze 21 werden normalerweise mit einer Überlagerung arbeiten, das heißt sich durch die Tissuepapierbahn 20 in Kontakt befinden, da das Vorhandensein eines Beladungsdrucks bei der Extraktion des fluidisierten Verstärkungsmittels aus den vertieften Gebieten der Tiefdruckwalze 26, wenn diese sukzessive durch das Gebiet 22 hindurchgeht, das durch die Überlagerung der Tiefdruckwalze 26, der Tissuepapierbahn 20 und der Druckwalze 26 gebildet wird, hilft. Eine Überlagerung oder ein tatsächlicher Kontakt zwischen den Walzenoberflächen, der durch die Tissuepapierbahn 20 im Gebiet 22 übertragen wird, wird gewöhnlicherweise bevorzugt, wobei aber auch erwogen wird, dass gewisse Fluideigenschaften es ermöglichen, dass eine zufriedenstellende Überführung dadurch erreicht wird, wenn die beiden Walzen und die eingezwängte Tissuepapierbahn in großer Nähe zueinander laufen. Die Tissuepapierbahn 20 verlässt das Gebiet 22 mit den Seiten 27, die die Oberflächenablagerungen des Verstärkungsmittels aufweisen. Die Tissuepapierbahn 28 ist die Tissuepapierbahn 20, die das Gebiet 22 verlässt, wobei die Seite 27 die Oberflächenablagerungen des Verstärkungsmittels aufweist.
Wenn man weiter die 2 betrachtet, werden die Tissuepapierbahn 28 und die Tissuepapierbahn 30 zueinander geführt und im Gebiet 29 kombiniert, einem Gebiet, das durch den Punkt definiert wird, an dem die beiden Verbindungswalzen 31, die Tissuepapierbahn 28 und die Tissuepapierbahn 30 sich in der Nähe zueinander befinden. Die Verbindungswalzen 31 können eine Vielzahl von Oberflächenbedeckungen aufweisen, sofern diese für den Zweck des Verfahrens geeignet sind. Üblicherweise wird eine der Verbindungswalzen 31 mit einer komprimierbaren Beschichtung, wie einem elastomeren Polymer, wie natürlichem oder synthetischem Kautschuk, bedeckt sein, während die andere Verbindungswalze eine Metallbedeckung aufweisen wird. Ein fester Spalt, der kleiner als die Summe der Dicke der Tissuepapierbahn 28 und der Tissuepa pierbahn 30 ist, zwischen den Verbindungswalzen 31 im Gebiet 29 wird bevorzugt, so dass die eine Lagenbindung erzielt wird, wenn das mehrlagige Tissuepapierprodukt 32 das Gebiet 29 verlässt. Es wird aber erwogen, dass gewisse Kombinationen der Eigenschaften der Tissuepapierbahn und der Eigenschaften der Oberfläche der Verbindungswalze eine zufriedenstellende Lagenbindung und eine zufriedenstellende Dicke des mehrlagigen Tissuepapierprodukts 32 mit einer Überlagerung zwischen den Verbindungswalzen 31 ermöglicht.
3 ist eine Seitenansicht einer Tiefdruck- und Verbindungsanordnung, die das Verfahren zur Ausbildung des mehrlagigen Tissuepapierprodukts, das das auf der Oberfläche abgelagerte Verstärkungsmittel der vorliegenden Erfindung aufweist, zeigt. Das in 3 dargestellte Verfahren bringt das Verstärkungsmittel auf eine Oberfläche der Tissuepapierbahnen durch ein direktes Tiefdruckverfahren auf, wobei diese dann kombiniert werden, um ein mehrlagiges Tissuepapierprodukt auszubilden.
Betrachtet man die 3, so ist fluidisiertes Verstärkungsmittel 66 in einer der Wannen 65 gezeigt, so dass die sich drehende Tiefdruckwalzen 64 teilweise in das fluidiserte Verstärkungsmittel 66 getaucht werden. Die Tiefdruckwalzen 64 weisen eine Vielzahl vertiefter Gebiete auf, die im wesentlichen keinen Inhalt aufweisen, wenn sie in die Wannen 65 einlaufen, die sich aber mit dem fluidisierten Verstärkungsmittel 66 füllen, wenn die Tiefdruckwalzen 64 teilweise in das fluidisierte Verstärkungsmittel in den Wannen 65 während der Rotation der Walzen getaucht werden.
Wenn man weiter die 3 betrachtet, so wird übermäßiges fluidisiertes Verstärkungsmittel 66, das von den Wannen 65 aufgenommen aber nicht in den vertieften Gebieten gehalten wird, durch flexible Abstreichklingen 67, die die Tiefdruckwalzen 64 auf ihrer äußeren Oberfläche berühren, aber sich nicht wesentlich in die vertieften Gebiete verformen können, entfernt. Somit befindet sich das verbleibende fluidisierte Verstärkungsmittel auf den Tiefdruckwalzen 64 nahezu ausschließlich in den vertieften Gebieten der Tiefdruckwalzen 64. Dieses verbleibende fluidisierte Verstärkungsmittel wird dann in Form von Ablagerungen auf die Tissuepapierbahnen 61, die zu den Gebieten 69 gelenkt werden, überführt. Die Überführung tritt auf, da die Tissuepapierbahnen 61 in die Nähe des fluidisierten Verstärkungsmittels gebracht werden, das in den vertieften Gebieten vorhanden ist, durch den Druck der Druckwalzen 62 relativ zu den Tiefdruckwalzen 67 in den Gebieten 69. Die Druckwalzen 62 können eine Vielzahl von Oberflächenbedeckungen aufweisen, sofern sie für den Zweck des Verfahrens geeignet sind. Im allgemeinen werden die Druckwalzen 62 mit einer komprimierbaren Beschichtung, wie einem elastomeren Polymer, wie einem natürlichen oder synthetischen Kautschuk, beschichtet sein. Die Tiefdruckwalzen 67 und die Druckwalzen 62 werden normalerweise mit Überlagerung arbeiten, das heißt durch die Tissuepapierbahnen 61 sich in Kontakt befinden, da das Vorhandensein eines Beladungsdrucks bei der Extraktion des fluidisierten Verstärkungsmittels aus den vertieften Gebieten der Tiefdruckwalzen 67, wenn diese sukzessive durch die Gebiete 69 hindurch gehen, die durch die Überlagerung der Tiefdruckwalzen 67, der Tissuepapierbahnen 61 und der Druckwalzen 62 gebildet werden, hilft. Eine Überlagerung oder ein tatsächlicher Kontakt zwischen den Walzenoberflächen, der durch die Tissuepapierbahnen 61 in den Gebieten 69 übertragen wird, wird gewöhnlicherweise bevorzugt, wobei aber auch erwogen wird, dass gewisse Fluideigenschaften es ermöglichen, dass ein zufriedenstellende Überführung dadurch erreicht wird, wenn die Druckwalzen 62, die Tiefdruckwalzen 64 und die einge schlossenen Tissuepapierbahnen in großer Nähe zueinander laufen. Die Tissuepapierbahnen 61 verlassen die Gebiete 69 mit den Seiten 71, die die Oberflächenablagerungen des Verstärkungsmittels aufweisen. Die Tissuepapierbahnen 70 sind die Tissuepapierbahnen 61, die die Gebiete 69 verlassen, wobei die Seiten 71 die Oberflächenablagerungen des Verstärkungsmittels aufweisen.
Wenn man weiter die 3 betrachtet, werden die Tissuepapierbahnen 70 zueinander geführt und im Gebiet 72 kombiniert, einem Gebiet, das durch den Punkt definiert wird, an dem die beiden Verbindungswalzen 74 und die Tissuepapierbahnen 70 sich in der Nähe zueinander befinden. Die Verbindungswalzen 74 können eine Vielzahl von Oberflächenbedeckungen aufweisen, sofern diese für den Zweck des Verfahrens geeignet sind. Üblicherweise wird eine der Verbindungswalzen 74 mit einer komprimierbaren Beschichtung, wie einem elastomeren Polymer, wie natürlichem oder synthetischem Kautschuk, bedeckt sein, während die andere Verbindungswalze eine Metallbedeckung aufweisen wird. Ein fester Spalt, der kleiner als die Summe der Dicke der Tissuepapierbahnen 70 ist, zwischen den Verbindungswalzen 74 im Gebiet 72 wird bevorzugt, so dass eine Lagenbindung erzielt wird, wenn das mehrlagige Tissuepapierprodukt 73 das Gebiet 72 verlässt. Es wird aber erwogen, dass gewisse Kombinationen der Eigenschaften der Tissuepapierbahn und der Eigenschaften der Oberfläche der Verbindungswalze eine zufriedenstellende Lagenbindung und eine zufriedenstellende Dicke des mehrlagigen Tissuepapierprodukts 72 mit einer Überlagerung zwischen den Verbindungswalzen 74 ermöglichen.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht des mehrlagigen Tissuepapierprodukts der vorliegenden Erfindung, die die Zonen zeigt, in welchen das auf der Oberfläche abgelagerte Verstärkungsmittel vorhanden ist.
Betrachtet man die 4, so umfasst das mehrlagige Tissue lange Fasern 82 und kurze Fasern 83. Die bevorzugten langen Fasern 82 sind nordische Weichholzkraftfasern. Die bevorzugten kurzen Fasern 83 sind Eukalyptus. Die innere Tissuepapierbahnzone 84 umfasst lange Fasern 82, kurze Fasern 83 und ein Verstärkungsmittel 81. Die bevorzugte Seite der inneren Tissuepapierbahnzone 84 ist die Filzseite. Die äußere Tissuepapierbahnzone 85 umfasst lange Fasern 82, kurze Fasern 83, wobei sie aber im wesentlichen frei vom Verstärkungsmittel ist. Die bevorzugte Seite der äußeren Tissuepapierbahn 85 ist die Siebseite. Die Lagen des mehrlagigen Tissuepapierprodukts werden durch das Verstärkungsmittel in der konzentrierten, diskreten Anordnung 86 miteinander verbunden, während sie im wesentlichen außerhalb dieser Gebiete unverbunden sind.
5 ist eine schematische Darstellung, die das Detail der vertieften Gebiete für die Verwendung auf den Druckwalzen, die in den 1, 2 und 3 dargestellt sind, das heißt, der Tiefdruckwalze 4 der 1, der Tiefdruckwalze 26 der 2, der Tiefdruckwalze 64 der 3 zeigt.
Betrachtet man die 5 so besitzt die Tiefdruckwalze 75 eine Vielzahl vertiefter Gebiete, die manchmal als Zellen bezeichnet werden. Die vertieften Gebiete 76 und 77 existieren auf einer ansonsten glatten Walzenoberfläche.
Wenn man weiter die 5 betrachtet, so kann die Walze 75 eine Vielzahl von Materialien umfassen. Im allgemeinen wird sie eine nicht komprimierbare Natur aufweisen, wie das bei einer metallischen oder keramischen Walze der Fall ist, wobei aber elastische Walzenbeschichtungen ebenfalls möglich sind.
Wenn man Weiter die 5 betrachtet, so ist es am vorteilhaftesten, wenn die Oberfläche der Walze 75 aus einer Keramik, wie einem Aluminiumoxid, besteht. Dies ermöglicht die Schaffung der Vielzahl vertiefter Gebiete, indem sie direkt durch einen intensiven Laserstrahl in die Oberfläche eingraviert werden, was ein wohl bekanntes Verfahren in der Druckindustrie darstellt.
Betrachtet man weiter die 5, so besteht ein alternatives Mittel zur Schaffung der vertieften Gebiete auf einer Walze 75 in einer elektromechanischen Gravierung unter Verwendung einer elektronisch gesteuerten Oszillation eines mit einem Diamantspitze ausgestatteten Schnittwerkzeugs. Wenn dieses Verfahren ausgewählt wird, ist es am besten, die Walze mit Kupfer zu bedecken, bis sie graviert wird, und dann eine dünne Chromschlussschicht aufzubringen, um die weiche Kupferschicht zu schützen.
Wenn man weiter die 5 betrachtet, besteht ein alternatives Mittel zur Schaffung der vertieften Gebiete auf der Walze 75 darin, sie chemisch zu ätzen, unter Verwendung einer labilen Walzenoberfläche, die durch eine chemisch widerstandsfähige Maske geschützt ist, die auf der Walzenoberfläche befestigt wird, um ein Ätzen in den Gebieten zu verhindern, die nicht zu vertieften Gebieten 76 und 77 werden sollen. Wenn dieses Verfahren ausgewählt wird, ist es wieder am passendsten, die Oberfläche der Walze mit Kupfer zu bedecken, bis sie geätzt wird, und dann eine dünne Chromschlussschicht aufzubringen, um die weiche Kupferschicht zu schützen.
Wenn man weiter die 5 betrachtet, so besteht ein alternatives Mittel zur Schaffung der vertieften Gebiete auf der Walze 75 darin, sie mechanisch unter Verwendung eines gerändelten Schneidwerkzeugs zu gravieren. Dieses Verfahren ermöglicht die größte Vielzahl an Materialien für die Konstruktion der Walze, aber leidet an nur wenigen möglichen Variationen in den erzielbaren Mustern.
Wenn man weiter die 5 betrachtet, sind kleinere aber häufigere vertiefte Gebiete 76 nützlich, um das Verstärkungsmittel der vorliegenden Erfindung in einem relativ diffusen Muster aufzubringen. Die größeren aber weniger häufigen vertieften Gebiete 77 sind nützlich, um das Verstärkungsmittel der vorliegenden Erfindung in einem dünnen, diskreten Muster aufzubringen, um das Anhaften der Tissuepapierbahn an einer benachbarten Tissuepapierbahn zu unterstützen.
6 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Filzseite einer Papiertissuebahn, die lange Fasern und kurze Fasern und ein auf der Oberfläche aufgebrachtes Verstärkungsmittel aufweist. Das Verstärkungsmittel erscheint als eine Beschichtung auf den Fasern, die die Fasern einschließt. Die Fasern in 6 bilden die Filzseite der Papiertissuebahn. Die Filzseite der Papiertissuebahn in 6 wurde auf der Oberfläche mit einem Verstärkungsmittel versehen.
7 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme des Querschnitts einer Papiertissuebahn, die lange Fasern, kurze Fasern und ein auf der Oberfläche aufgebrachtes Verstärkungsmittel aufweist. Das Verstärkungsmittel erscheint als eine Beschichtung auf den Fasern oben in 7, wobei es die Fasern miteinander verschweißt. Die Fasern oben in 7 bilden die Filzseite der Papiertissuebahn. Die Filzseite der Papiertissuebahn in 7 wurde auf der Oberfläche mit einem Verstärkungsmittel versehen. Das Verstärkungsmittel bleibt im wesentlichen fern von den Fasern unten in 7. Die Fasern unten in 7 bilden die Siebseite der Papiertissuebahn. Die Siebseite der Papiertissuebahn in 7 wurde auf ihrer Oberseite nicht mit einem Verstärkungsmittel versehen.
Es sei vorweggenommen, dass Holzzellstoff in allen seinen Varietäten normalerweise die Tissuepapiere bildet, die in dieser Erfindung Verwendung finden. Andere Zellulosefaserbreie, wie Baumwolllinters, Zuckerrohr, Reyon etc. können jedoch verwendet werden, und es sollen keine ausgeschlossen werden. Holzzellstoffe, die hier verwendbar sind, umfassen chemische Zellstoffe, wie Sulfit- und Sulfatzellstoffe (die manchmal als Kraftzellstoffe bezeichnet werden) als auch mechanische Zellstoffe, die beispielsweise zerkleinertes Holz einschließen. Thermo-mechanischer Zellstoff (TMP) als auch chemisch-thermisch mechanischer Zellstoff (CTMP). Zellstoffe, die von Nadelbäumen als auch von Laubbäumen gewonnen werden, können verwendet werden.
Sowohl Hartholzzellstoffe als auch Weichholzzellstoffe als auch Kombinationen dieser zwei können als Papierherstellungsfasern für das Tissuepapier der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Der Ausdruck "Hartholzzellstoffe", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf Faserzellstoffe, die aus der Holz substanz von Laubbäumen (Angiospermae) gewonnen werden, wohingegen "Weichholzzellstoffe" Faserzellstoffe sind, die aus der Holzsubstanz von Nadelbäumen (Gymnospermae) gewonnen werden. Mischungen aus Hartholz-Kraft-Zellstoffen, insbesondere Eukalyptus, und nordischen Weichholzkraftzellstoffen (NSK) sind für das Herstellen der Tissuebahnen der vorliegenden Erfindung besonders geeignet. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Verwendung von geschichteten Tissuebahnen, wobei am besten Hartholzzellstoffe, wie Eukalyptus, für die Schichten) verwendet werden, die die äußeren Oberflächen des mehrlagigen Tissuepapierprodukts bilden, und wobei nordische Weichholzkraftzellstoffe für die Schichten) verwendet werden, die die inneren Oberflächen des mehrlagigen Tissuepapierprodukts bilden. Auf die vorliegende Erfindung sind auch Fasern anwendbar, die aus recyceltem Papier gewonnen wurden, die eine oder alle der obigen Kategorien der Fasern enthalten.
Optionale chemische Zusatzstoffe
Andere Materialien können dem wässrigen Papierherstellungsrohstoff oder der embrionischen Bahn hinzugefügt werden, um dem Produkt andere Eigenschaften zu verleihen, oder um das Papierherstellungsverfahren zu verbessern, so lange wie sie mit der chemischen Zusammensetzung des Verstärkungsmittels kompatibel sind und die Weichheit oder die Festigkeit der vorliegenden Erfindung nicht nachteilig beeinflussen. Die folgenden Materialien sind ausdrücklich eingeschlossen, wobei ihr Einschluss aber nicht dargeboten wird, damit alle eingeschlossenen Materialien benannt werden. Andere Materialien können eingeschlossen werden, so lange wie sie die Vorteile der vorliegenden Erfindung nicht behindern oder gegen diese wirken.
Es ist gebräuchlich, eine kationische Ladungsvorspannungsspezies dem Papierherstellungsverfahren hinzuzufügen, um das Zetapotential des wässrigen Papierherstellungsrohstoffs zu steuern, wenn dieser zum Papierherstellungsverfahren geliefert wird. Diese Materialien werden verwendet, da die meisten in der Natur vorkommenden Feststoffe negative Oberflächenladungen aufweisen, wobei die Oberflächen der Zellulosefasern und Feinteile und die meisten anorganischen Füllstoffe eingeschlossen sind. Ein traditionell verwendete kationische Ladungsvorspannungsspezies ist Alaun. Neuerdings wird im Stand der Technik die Ladungsvorspannung durch die Verwendung von kationischen synthetischen Polymeren mit einem relativ niedrigen Molekulargewicht, die vorzugsweise ein Molekulargewicht von nicht mehr als ungefähr 500.000 und noch besser von nicht mehr als ungefähr 200.000 oder sogar von ungefähr 100.000 aufweisen, ausgeführt. Die Ladungsdichten solcher kationischen synthetischen Polymere mit niedrigem Molekulargewicht sind relativ hoch. Diese Ladungsdichten liegen im Bereich von ungefähr 4 bis ungefähr 8 Äquivalenten des kationischen Stickstoffs pro Kilogramm des Polymers. Ein beispielhaftes Material ist Cypro 514^®, ein Produkt von Cytec, Inc. aus Stamford, CT. Die Verwendung solcher Materialien ist ausdrücklich beim Praktizieren der vorliegenden Erfindung gestattet.
Die Verwendung von stark anionisch geladenen Mikroteilchen mit einem großen Oberflächengebiet für die Zwecke der Verbesserung der Ausbildung, der Entwässerung, der Festigkeit und der Retention wird im Stand der Technik angegeben. Siehe beispielsweise das US-Patent US-A-5,221,435, das an Smith am 22. Juni 1993 erteilt wurde. Gebräuchliche Materialien für diesen Zweck sind ein Silikakolloid oder ein Bentonitton. Das Einfügen solcher Materialien ist ausdrücklich im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
Während das Wesen der vorliegenden Erfindung das Vorhandensein einer Verstärkungsmittelzusammensetzung ist, die vorzugsweise in Form von diskreten, im dichten Abstand angeordneten Ablagerungen auf der inneren Oberfläche des mehrlagigen Tissuepapierprodukts abgelagert ist, umfasst die Erfindung ausdrücklich auch Variationen, bei denen chemische Verstärkungsmittel als ein Teil des Papierherstellungsverfahrens zugegeben werden.
Wenn beispielsweise eine permanente Nassfestigkeit gewünscht wird, kann die Gruppe von Chemikalien, die Polyamid-Epichlorhydrin, Polyacrylamide, Styrol-Butadiengitter, unlöslich gemachten Polyvinylalkohol, Harnstoffformaldehyd, Polyethylenimin, Chitosanpolymere und Mischungen einschließen, dem Papierherstellungsrohstoff oder der embrionischen Bahn zugegeben werden. Polyamid-Epichlorhydrinharze sind kationische Nassfestigkeitsharze, die sich als speziell nützlich erwiesen haben. Geeignete Typen solcher Harze sind im US-Patent US-A-3,700,623, das am 24. Oktober 1972 erteilt wurde, und im US-Patent US-A-3,772,076, das am 13. November 1973 erteilt wurde, beide wurden an Keim erteilt, beschrieben. Eine kommerzielle Quelle nützlicher Polyamid-Epichlorhydrinharze ist die Firma Hercules Inc. aus Wilmington, Delaware, die ein solches Harz unter der Marke Kymene 557H^® vermarktet.
Viele Papierprodukte müssen eine begrenzte Festigkeit aufweisen, wenn sie nass sind, da sie durch Toiletten in Klär- oder Abwassersysteme entsorgt werden müssen. Wenn diesen Produkten eine Nassfestigkeit verliehen wird, ist es vorteilhaft, dass es sich um eine flüchtige Nassfestigkeit handelt, die durch eine Abnahme eines Teils oder des ganzen Potentials beim Vorhandensein von Wasser gekennzeichnet ist. Wenn eine flüchtige Nassfestigkeit gewünscht wird, können die Bindematerialien aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Dialdehydstärke oder anderen Harzen mit einer Aldehydfunktionalität besteht, wie Co-Bond 1000^®, das von der National Starch and Chemical Company angeboten wird, Parez 750^®, das von Cytec aus Stamford, CT angeboten wird, und das Harz, das im US-Patent US-A-4,981,557, das am 1. Januar 1991 an Bjorkquist erteilt wurde, beschrieben ist.
Wenn eine verbesserte Absorptionsfähigkeit benötigt wird, können grenzflächenaktive Stoffe verwendet werden, um die Tissuepapierbahnen der vorliegenden Erfindung zu behandeln. Die Menge des grenzflächenaktiven Stoffs, wenn ein solcher verwendet wird, liegt vorzugsweise bei ungefähr 0,01 Gewichtsprozent bis ungefähr 2,0 Gewichtsprozent auf der Basis des trockenen Fasergewichts des Tissuepapiers. Die grenzflächenaktiven Stoffe haben vorzugsweise Alkylketten mit acht oder mehr Kohlenstoffatomen. Beispielhafte anionische grenzflächenaktiven Stoffe sind lineare Alkylsulfonate und Alkylbenzensulfonate. Beispielhafte anionische grenzflächenaktiven Stoffe sind Alkylglycoside, die Alkylglycosidester, wie Crodesta SL-40^®, das von Croda Inc. (New York, NY) erhältlich ist; Alkylglycosidether, wie sie im US-Patent US-A-4,011,389, das an W. K. Langdon et al. am 8. März 1977 erteilt wurde, beschrieben sind, und Alkyl-polyethoxylierte Ester, wie Pegosperse 200 ML, das von Glyco Chemicals Inc. (Greenwich, CT) erhältlich ist, und IGEPAL RC-520^®, das von der Rhone Poulenc Corporation (Cranbury, NJ) erhältlich ist. Chemische Weichmacher können auch entweder durch ein Hinzufügen zur embrionischen Bahn am nassen Ende oder mittels Verfahren des Hinzufügens der Tissuepapierbahn, nachdem sie getrocknet wurde, eingeschlossen werden. Bevorzugte chemische Weichmacher umfassen quartäre Ammoniumverbindungen, die in nicht einschränkender Weise die wohl bekannten Dialkyldimethylammoniumsalze (beispielsweise Di-Talg-Dimethylammonium-Chlorid, Di-Talg-Dimethylammonium-Methylsulfat, Di(hydriertes Talg)-Dimethylammoniumchlorid etc.) einschließen. Speziell bevorzugte Varianten dieser Weichmacher sind die, die als Mono- oder Diestervariationen der vorher erwähnten Dialkyldimethylammoniumsalze angesehen werden. Diese umfassen das sogenannte Diester-Ditalg-Dimethylammoniumchlorid, Diester-Disteryl-Dimethylammoniumchlorid, Monoester-Ditalg-Dimethylammoniumchlorid, Diester-Di(hydrierter)-Talg-Dimethylammoniummehtylsulfat, Diester-Di(hydriertes)Talg-Dimethylammoniumchlorid, Monoester-Di(hydriertes Talg-Dimethylammoniumchlorid und Mischungen daraus, wobei die Diester-Variationen von Di(nicht hydriertem) Talg-Dimethylammoniumchlroid, Di(berührungshydriertes)Talg-Dimethyl-Ammoniumchlorid (DEDTHTDMAC) und Di(hydriertes)-Talg-DiMethyl-Ammoniumchlorid (DEDHTDMAC) und Mischungen daraus speziell bevorzugt sind. In Abhängigkeit von den geforderten Produkteigenschaften kann der Sättigungspegel des Di-Talgs von nicht hydriert (weich) über berührungs- bis zu teilweise oder vollständig hydriert (hart) maßgeschneidert werden.
Die Verwendung quartärer Ammoniuminhaltsstoffe, wie das hier vorher beschrieben wurde, wird am wirksamsten erreicht, wenn sie von einem passenden Weichmacher begleitet sind. Der Weichmacher kann während des Quaternisierungsschritts bei der Herstellung der quartären Ammoniuminhaltsstoffe hinzu gefügt werden, oder er kann nachfolgend hinzugegeben werden. Der Weichmacher ist dadurch gekennzeichnet, dass er im wesentlichen während der chemischen Synthese inert ist, aber als ein Viskositätsreduktionsmittel wirkt, um bei der Synthese und der nachfolgend Handhabung, das ist der Aufbringung der quartären Ammoniumverbindung auf das Tissuepapierprodukt, zu helfen. Bevorzugte Weichmacher bestehen aus einer Kombination einer nicht flüchtigen Polyhydroxyverbindung und einer Fettsäure. Bevorzugte Polyhydroxyverbindungen umfassen Glycerol und Polyethylenglycole, die ein Molekulargewicht von ungefähr 200 bis ungefähr 2000 aufweisen, wobei Polyethylenglycol, der ein Molekülgewicht von ungefähr 200 bis ungefähr 600 aufweist, speziell bevorzugt wird. Bevorzugte Fettsäuren umfassen C6–C23 lineare oder verzweigte und gesättigte oder ungesättigte Analogons, wobei Isostearinsäure am meisten bevorzugt ist.
Eine andere Klasse bevorzugter chemischer Weichmacher umfasst die wohl bekannten organo-reagierenden Polydimethylsiloxaninhaltsstoffe, die das am meisten bevorzugte Amino-funktionelle Polydimethylsiloxan einschließen.
Eine speziell bevorzugte Form des Siliconweichmachers besteht darin, das organo-reagierende Silikon mit einer geeigneten quartären Ammoniumverbindung zu kombinieren. In dieser Ausführungsform ist das organo-funktionale Silikon vorzugsweise ein Amino-Polydimethyl-Siloxan und es wird in einer Menge verwendet, die von 0 bis zu ungefähr 50% reicht, wobei eine bevorzugte Verwendung im Bereich von ungefähr 5% bis ungefähr 15% liegt. Die vorherigen Prozentangaben stellen das Gewicht des Polysiloxans relativ zum Gesamtgewicht des im wesentlichen befestigten Weichmachers dar.
Füllmaterialien können auch in die Tissuepapiere der vorliegenden Erfindung eingeschlossen werden. Das US-Patent US-A-5,611,890 Vinson et al, das am 18. März 1997 erteilt wurde, beschreibt gefüllte Tissuepapierprodukte, die als Substrate für die vorliegende Erfindung akzeptabel sind.
Die obigen Auflistungen der optionalen chemischen Zusatzstoffe soll bloß beispielhaft sein und nicht den Umfang der Erfindung beschränken.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf die Verwendung von mehrlagigen Tissuepapierbahnen anwendbar. Mehrlagige Tissuestrukturen und Verfahren für das Ausbilden mehrlagiger Tissuestrukturen sind im US-Patent US-A-3,994,771, das am 30. November 1976 an Morgan Jr. et al. erteilt wurde, im US-Patent US-A-4,300,981, das am 17. November 1981 an Carstens erteilt wurde, im US-Patent US-A-4,166,001, das am 28. August 1979 an Dunning erteilt wurde, und in der EP-0 613 979 A1, Edwards et al., die am 7. September 1994 veröffentlicht wurde, beschrieben. Die Schichten bestehen vorzugsweise aus verschiedenen Fasertypen, wobei die Fasern typischerweise relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie sie bei der Herstellung von mehrlagigem Tissuepapier verwendet werden. Für eine Verwendung bei der vorliegenden Erfindung am meisten bevorzugte mehrlagige Tissuepapierbahnen umfassen mindestens zwei übereinander liegende Schichten, eine innere Schicht und mindestens eine äußere Schicht, die sich an die innere Schicht anschließt. Vorzugsweise umfasst die mehrlagige Tissuepapierbahn zwei übereinander angeordnete Schichten, eine innere Schicht und eine äußere Schicht. Die äußere Schicht umfasst vorzugsweise einen primären fadenartigen Bestandteil relativ kurzer Papierherstellungsfasern, die eine mittlere Faserlänge zwischen ungefähr 0,5 und ungefähr 1,5 mm, vorzugsweise von weniger als ungefähr 1,0 mm aufweisen. Diese kurzen Papierherstellungsfasern umfassen typischerweise Hartholzfasern, vorzugsweise Hartholz-Kraft-Fasern, die am besten aus Eukalyptus gewonnen werden. Die innere Schicht umfasst vorzugsweise einen primären fadenartigen Bestandteil relativ langer Papierherstellungsfasern, die eine mittlere Faserlänge von mindestens ungefähr 2,0 mm aufweisen. Diese langen Papierherstellungsfasern sind typischerweise Weichholzfasern, vorzugsweise nordische Weichholz-Kraft-Fasern.
Einlagige oder mehrlagige Tissuepapierbahnen können verwendet werden, um die mehrlagigen Tissuepapierprodukte der vorliegenden Erfindung herzustellen.
Bei der typischen Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Zellrohstoffs in einem unter Druck gesetzten Auflaufkasten geliefert. Der Auflaufkasten weist eine Öffnung auf, um eine dünne Ablagerung des Zellrohstoffs auf das Foudrinier-Drahtgitter zu liefern, um eine nasse Bahn auszubilden. Die Bahn wird dann typischerweise auf eine Faserkonsistenz von ungefähr 7% bis ungefähr 25% (auf der Basis des gesamten Bahngewichts) durch eine Vakuumentwässerung entwässert.
Um Tissuepapierprodukte herzustellen, die in der vorliegenden Erfindung Verwendung finden, wird ein wässriger Papierherstellungsrohstoff auf einer foraminiferen Oberfläche abgelagert, um eine embrionische Bahn auszubilden. Der Umfang der Erfindung umfasst auch Verfahren für das Herstellen eines Tissuepapierprodukts durch die Ausbildung von mehreren Papierschichten, bei dem zwei oder mehr Schichten des Rohstoffs vorzugsweise aus der Ablagerung getrennter Ströme verdünnter Faserbreie beispielsweise in einem mehrkanali gen Auflaufkasten ausgebildet werden. Diese Schichten bestehen vorzugsweise aus verschiednen Fasertypen, wobei die Fasern typischerweise relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind, wie sie bei der Herstellung eines mehrlagigen Tissuepapiers verwendet werden. Wenn die einzelnen Schichten anfänglich auf getrennten Drahtgittern ausgebildet werden, werden die Schichten nachfolgend kombiniert, wenn sie nass sind, um eine mehrlagige Tissuepapierbahn auszubilden. Die Papierherstellungsfasern bestehen vorzugsweise aus verschiedenen Fasertypen, wobei die Fasern typischerweise relativ lange Weichholz- und relativ kurze Hartholzfasern sind. Noch besser ist es, wenn die Hartholzfasern mindestens ungefähr 50% der Papierherstellungsfasern umfassen, und wenn die Weichholzfasern mindestens ungefähr 10% der Papierherstellungsfasern umfassen.
Der Ausdruck "Festigkeit", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die spezifische gesamte Zugfestigkeit, wobei das Bestimmungsverfahren für dieses Maß in einem späteren Abschnitt dieser Beschreibung eingeschlossen ist. Die Tissuepapierbahnen gemäß der vorliegenden Erfindung sind fest. Dies bedeutet allgemein, dass ihre gesamte Zugfestigkeit mindestens ungefähr 78,7 g/cm (200 g/in) und noch besser mehr als ungefähr 157,5 g/cm (400 g/in) beträgt.
Die mehrlagigen Tissuepapierprodukte der vorliegenden Erfindung können bei jeder Anwendung verwendet werden, wo weiche, absorbierende, mehrlagige Tissuepapierprodukte verwendet werden. Speziell vorteilhafte Verwendungszwecke der mehrlagigen Tissuepapierprodukte dieser Erfindung liegen bei Toilettenpapier und bei Gesichtstüchern.
Analytische Verfahren und Testverfahren
A. Dichte
Die Dichte mehrlagigen Tissuepapiers, so wie der Ausdruck hier verwendet wird, ist die mittlere Dichte, die als das Basisgewicht des Papiers geteilt durch die Dicke berechnet wird, wobei die passenden Umwandlungen der Einheiten hier eingeschlossen sind. Die Dicke des mehrlagigen Tissuepapiers, wie sie hier verwendet wird, ist die Dicke des Papiers, wenn dieses einer komprimierenden Belastung von 15,5 g/cm² (95 g/in²) unterworfen wird.
B. Messung der Weichheit der Bahn der Tissuepapiere
Idealerweise sollten vor dem Testen der Weichheit die zu testenden Papierproben gemäß dem Tappi-Verfahren #T402OM-88 konditioniert werden. Hier werden die Proben während 24 Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 10 bis 35% und in einem Temperaturbereich von 22 bis 40°C vorkonditioniert. Nach diesem Schritt der Vorkonditionierung sollten die Proben während 24 Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 48 bis 52% und in einem Temperaturbereich von 22 bis 24°C konditioniert werden.
Idealerweise sollte das Testen der Weichheit der Bahn innerhalb den Grenzen eines Raums mit einer konstanten Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden. Wenn dies nicht möglich ist, sollten alle Proben, auch die Kontrollproben, identischen Umweltbedingungen ausgesetzt werden.
Das Testen der Weichheit wird als ein Paarvergleich in einer Form durchgeführt, ähnlich wie es in "Manual on Sensory Testing Methods", ASTM Special Technical Publication 434, veröffentlicht von der American Society For Testing and Materials 1968 beschrieben ist, wobei diese Publikation hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Die Weichheit wird durch das subjektive Testen ausgewertet, wobei ein sogenannter gepaarter Differenztest verwendet wird. Das Verfahren verwendet einen Standard extern dem Testmaterial. Für die taktil wahrgenommene Weichheit werden zwei Proben so präsentiert, dass das Subjekt die Proben nicht sehen kann, und das Subjekt wird aufgefordert, eine von ihnen auf der Basis der taktilen Weichheit auszusuchen. Das Ergebnis des Tests wird als Bahnpunkteeinheit (Panel Core Unit, PSU) aufgezeichnet. In Bezug auf das Testen der Weichheit werden, um die hier angegebenen Daten der Weichheit in PSU zu erhalten, eine Anzahl von Tests der Weichheit der Bahn durchgeführt. In jedem Test werden zehn geübte Weichheitsrichter gebeten, die relative Weichheit von drei Sätzen paarweiser Proben einzustufen. Die Paare der Proben werden Paar für Paar von jedem Richter beurteilt: eine Probe jedes Paars wird mit X und die andere mit Y bezeichnet. Kurz gesagt wird jede X-Probe im Verhältnis zu ihrer paarig zugehörigen Y-Probe folgendermaßen eingestuft:

1. Ein Rang von plus eins wird vergeben, wenn beurteilt wird, dass X etwas weicher als Y ist, und ein Rang von minus eins wird vergeben, wenn beurteilt wird, dass Y ein klein wenig weicher als X ist;
2. Ein Rang von plus zwei wird vergeben, wenn beurteilt wird, dass X sicher etwas weicher als Y ist, und ein Rang von minus zwei wird vergeben, wenn beurteilt wird, dass Y sicher ein klein wenig weicher als X ist;
3. Ein Rang von plus drei wird vergeben, wenn beurteilt wird, dass X viel weicher als Y ist, und ein Rang von minus drei wird vergeben, wenn beurteilt wird, dass Y viel weicher als X ist; und zuletzt
4. Ein Rang von plus vier wird vergeben, wenn beurteilt wird, dass X sehr viel weicher als Y ist, und ein Rang von minus vier wird vergeben, wenn beurteilt wird, dass Y sehr viel weicher als X ist.

Die Ränge werden gemittelt und der sich ergebende Wert liegt in Einheiten PSU vor. Die sich ergebenden Daten werden als die Ergebnisse eines Bahntests betrachtet. Wenn mehr als ein Probenpaar ausgewertet wird, so werden alle Probenpaare dem Rang nach gemäß ihren Rängen durch die paarweise statistische Analyse geordnet. Dann wird der Rang in seinem Wert nach oben oder unten verschoben, wie es erforderlich ist, um einen PSU-Nullwert zu geben, für den jede Probe ausgewählt wird, damit sie den Nullbasisstandard ergibt. Die anderen Proben haben dann positive oder negative Werte, wie dies durch ihre relativen Ränge in Bezug auf den Nullbasisstandard bestimmt wird. Die Anzahl der durchgeführten und gemittelten Bahntests gestaltet sich so, dass ungefähr 0,2 PSU eine signifikante Differenz in der subjektiv wahrgenommenen Weichheit darstellt.
C. Messung der Festigkeit der Tissuepapiere
Trockenzugfestigkeit
Die Trockenzugfestigkeit wird mit 2,54 cm (1 Inch) breiten Streifen der Probe unter Verwendung einer Thwing-Albert Intelect II Standardzugtestvorrichtung (Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd., Philadelphia, PA, 19154) bestimmt. Dieses Verfahren ist für die Verwendung von fertigen Papierprodukten, Proben der Vorratsrolle und nicht umgewandeltem Material gedacht.
Konditionierung und Vorbereitung der Probe
Vor dem Zugtest sollten die zu testenden Papierproben gemäß dem Tappi Verfahren #T402OM-88 konditioniert werden. Alle Kunststoff- und Kartonverpackungsmaterialien müssen vor dem Testen sorgfältig von den Papierproben entfernt werden. Die Papierproben sollten für mindestens 2 Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 48 bis 52% und innerhalb eines Temperaturbereichs von 22 bis 24°C konditioniert werden. Die Vorbereitung der Probe und alle Aspekte des Zugtests sollten auch innerhalb der Grenzen des Raums mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden.
Beim fertigen Produkt wird jedes beschädigte Produkt weggeworfen. Als nächstes werden 5 Streifen vier verwendbarer Einheiten (die auch als Blätter bezeichnet werden) entfernt und aufeinander gestapelt, um einen langen Stapel mit Perforationen zwischen den übereinstimmenden Blättern auszubilden. Identifiziere die Blätter 1 und 3 für Zugmessungen in Maschinenrichtung und die Blätter 2 und 4 für Zugmessungen in Quermaschinenrichtung. Führe als nächstes unter Verwendung einer Papierschneidevonichtung (JDC-1-10 oder JDC-1-12 mit einem Schutzschild von Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Road, Philadelphia, PA, 19154) einen Schnitt durch die Perforationslinie aus, um 4 getrennte Stapel herzustellen. Gewährleiste, dass die Stapel 1 und 3 immer noch für ein Testen in Maschinenrichtung identifiziert sind, und dass die Stapel 2 und 4 für ein Testen in Quermaschinenrichtung identifiziert sind.
Schneide zwei 2,54 cm (1'') breite Streifen in Maschinenrichtung von den Stapeln 1 und 3. Schneide zwei 2,54 cm (1'') breite Streifen in Quermaschinenrichtung von den Stapeln 2 und 4. Es gibt nun vier 2,54 cm (1'') breite Streifen für einen Zugtest in Maschinenrichtung, und vier 2,54 cm (1'') breite Streifen für einen Zugtest in der Querrichtung. Für diese fertigen Produktproben sind alle acht 2,54 cm (1'') breiten Streifen fünf verwendbare Einheiten (die auch als Blätter bezeichnet werden) dick.
Für nicht umgewandeltes Material und/oder für Rollenproben schneide eine Probe von 38,1 cm auf 38,1 cm (15'' auf 15''), die 8 Lagen dick ist, von einer interessierenden Region der Probe unter Verwendung einer Papierschneidevorrichtung (JDC-1-10 oder JDC-1-12 mit einem Schutzschild von Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Road, Philadelphia, PA, 19154). Gewährleiste dass ein 38,1 cm (15'') Schnitt parallel zur Maschinenrichtung verläuft, während der andere parallel zur Quermaschinenrichtung verläuft. Gewährleiste dass die Probe für mindestens 2 Stunden bei einer relativen Feuchtigkeit von 48 bis 52% und innerhalb eines Temperaturbereichs von 22 bis 24°C konditioniert wird. Die Vorbereitung der Probe und alle Aspekte des Zugtests sollten auch innerhalb der Grenzen eines Raums mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit stattfinden.
Schneide aus dieser vorkonditionierten 38,10 cm (15'') auf 38,10 cm (15'') großen Probe, die 8 Lagen dick ist, vier Streifen von 2,54 cm (1'') auf 17,78 cm (7'') wobei die lange Abmessung von 17,78 cm (7'') parallel zur Maschinenrichtung verläuft. Notiere diese Proben als Rollenproben oder Proben nicht umgewandelten Materials in Maschinenrichtung. Schneide zusätzlich vier Streifen von 2,54 cm (1'') auf 17,78 cm (7''), wobei die lange Abmessung von 17,78 cm (7'') parallel zur Quermaschinenrichtung verläuft. Notiere diese Proben als Rollenproben oder nicht umgewandelte Materialproben in Querrichtung. Stelle sicher, dass alle vorherigen Schnitte unter Verwendung einer Papierschneidevorrichtung (JDC-1-10 oder JDC-1-12 mit einem Schutzschild von Thwing Albert Instrument Co., 10960 Dutton Road, Philadelphia, PA, 19154) gemacht werden. Es gibt nun eine Gesamtheit von acht Proben: vier Streifen von 2,54 cm (1'') auf 17,78 cm (7''), die 8 Lagen dick sind, wobei die Abmessung von 17,78 cm (7'') parallel zur Maschinenrichtung verläuft, und vier Streifen von 2,54 cm (1'') auf 17,78 cm (7''), die 8 Lagen dick sind, wobei die Abmessung von 17,78 cm (7'') parallel zur Quermaschinenrichtung verläuft.
Betrieb der Zugtestvorrichtung
Für die tatsächliche Messung der Zugfestigkeit wird eine Thwing-Albert Intelect II Standardzugtestvorrichtung (Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd., Philadelphia, PA, 19154) verwendet. Schiebe die flachen Flächenklemmen in die Einheit ein und kalibriere die Testvorrichtung gemäß den Anweisungen, die in der Bedienungsanleitung des Thwing-Albert Intelect II angegeben sind. Stelle die Kreuzkopfgeschwindigkeit des Instruments auf 10,16 cm/min (4,00 in/min) und die ersten und zweiten Messlängen auf 5,08 cm (2,0 Inch) ein. Die Bruchempfindlichkeit sollte auf 20,0 Gramm eingestellt werden, und die Probenbreite sollte auf 2,54 cm (1'') eingestellt werden, und die Probendicke sollte auf 0,06 cm (0,025'') eingestellt werden.
Eine Druckmessdose wird so ausgewählt, dass das vorhergesagte Zugergebnis für die zu testende Probe zwischen 25% und 75% des Bereichs im Gebrauch liegt. Beispielsweise kann eine 5000 Gramm Druckmessdose für die Proben mit einem vorhergesagten Zugbereich von 1250 Gramm (25% von 5000 Gramm) und 3750 Gramm (75% von 5000 Gramm) verwendet werden. Die Zugtestvorrichtung kann auch im 10% Bereich mit der 5000 Gramm Druckmessdose eingestellt werden, so dass die Proben mit vorhergesagten Zugwerten von 125 Gramm bis zu 375 Gramm getestet werden können.
Nimm einen der Zugstreifen und platziere ein Ende von ihm in einer Klemme der Zugtestvorrichtung. Platziere das andere Ende des Papierstreifens in der anderen Klemme. Sorge dafür, dass die lange Abmessung des Streifens parallel zu den Seiten der Zugtestvorrichtung verläuft. Sorge auch dafür, dass die Streifen nicht auf einer Seite der beiden Klemmen überhängen. Zusätzlich muss der Druck jeder der Klemmen in vollem Kontakt mit der Papierprobe sein.
Nach dem Einschieben des Papierteststreifens in die zwei Klemmen kann die Instrumentspannung überwacht werden. Wenn sie einen Wert von 5 Gramm oder mehr zeigt, ist die Probe zu stramm. Wenn im Gegensatz dazu eine Zeitdauer von 2 bis 3 Sekunden nach dem Starten des Tests vergeht, bevor irgend ein Wert aufgezeichnet wird, ist der Zugstreifen zu lasch.
Starte die Zugtestvorrichtung wie es in der Bedienungsanleitung des Zugtestinstruments beschrieben ist. Der Test ist vollständig, wenn der Kreuzkopf automatisch in seine anfängliche Startposition zurückkehrt. Messe und zeichne die Zugbelastung in Einheiten von Gramm aus der Instrumentenskala oder dem digitalen Bahnmeter auf die nächste Einheit genau auf.
Wenn der Rücksetzzustand nicht automatisch durch das Instrument durchgeführt wird, so führe die notwendige Einstellung durch, um die Klemmen des Instruments in ihre anfänglichen Startpositionen zu bringen. Schiebe den nächsten Papierstreifen in die zwei Klemmen ein, wie das oben beschrieben ist, und erhalte eine Zugmessung in Einheiten von Gramm. Erhalte die Zugmessungen von allen Papierteststreifen. Es sollte angemerkt werden, dass die Messungen zurückgewiesen werden sollen, wenn der Streifen rutscht oder bricht in oder am Rand der Klemmen, während der Test durchgeführt wird.
Berechnungen
Für die vier 2,54 cm (1'') breiten Streifen des fertigen Produkts in Maschinenrichtung, summiere die vier einzeln aufgezeichneten Zugmessungen. Teile diese Summe durch die Anzahl der getesteten Streifen. Die Anzahl sollte normalerweise vier betragen. Teile auch die Summe der aufgezeichneten Zugmesswerte durch die Anzahl der verwendbaren Einheiten pro Zugstreifen. Diese beträgt normalerweise fünf sowohl für das einlagige als auch für das zweilagige Produkt.
Wiederhole diese Berechnung für die fertigen Produktstreifen in Querrichtung.
Für die Proben des nicht umgewandelten Materials oder der Rolle führe einen Schnitt in Maschinenrichtung aus, summiere die vier einzeln aufgezeichneten Zugmesswerte. Teile diese Summe durch die Anzahl der getesteten Streifen. Diese Anzahl sollte normalerweise vier betragen. Teile auch die Summe der aufgezeichneten Zugmesswerte durch die Anzahl der verwendbaren Einheiten pro Zugstreifen. Diese beträgt normalerweise acht.
Wiederhole diese Berechnung für die Querrichtung der nicht umgewandelten oder Rollenprobenpapierstreifen.
Alle Ergebnisse liegen in Einheiten von g/cm (Gramm/Inch) vor.

Claims

Starkes und weiches, mehrlagiges Tissue-Papierprodukt, wobei das mehrlagige Tissue-Papierprodukt mindestens zwei Lagen in gegenüberliegender Beziehung aufweist, wobei jede der Lagen eine zu dem Inneren des mehrlagigen Tissue-Papierprodukts gewandte Innenfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Innenflächen der Lagen ein Oberflächen-abgelagertes Verstärkungsmittel aufweist, wobei das Verstärkungsmittel auf der Oberfläche abgelagert ist: in einem ersten Muster, das im Wesentlichen die vollständige Oberfläche bedeckt, mit einer Häufigkeit von ungefähr 39,4 Ablagerungen pro Zentimeter (100 Ablagerungen pro Inch) oder größer, wobei die ersten Ablagerungen kleiner als ungefähr 250 μm im Durchmesser sind, und in einem zweiten Muster mit einer Häufigkeit von weniger als 0,8 Ablagerungen pro Zentimeter (2 Ablagerungen pro Inch), wobei die zweiten Ablagerungen ungefähr 1000 μm im Durchmesser oder größer sind und wobei das Verstärkungsmittel ungefähr 0,5 bis ungefähr 10 Gew.-% des Tissue-Papierprodukts, basierend auf dem Trockengewicht des Verstärkungsmittels, verglichen mit dem Trockengewicht des mehrlagigen Tissue-Papierprodukts aufweist.
Mehrlagiges Tissue-Papierprodukt nach Anspruch 1, wobei in dem ersten Muster das Verstärkungsmittel mit einer Häufigkeit zwischen ungefähr 78,7 und ungefähr 393,7 Ablagerungen pro Zentimeter (200 und ungefähr 1000 Ablagerungen pro Inch) aufgebracht ist, und in dem zweiten Muster es mit einer Häufigkeit zwischen ungefähr 0,08 und ungefähr 0,4 Ablagerungen pro Zentimeter (0,2 und ungefähr 1 Aufbringung pro Inch) aufgebracht ist.
Mehrlagiges Tissue-Papierprodukt nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die ersten Ablagerungen kleiner als ungefähr 150 μm im Durchmesser sind, und die zweiten Ablagerungen größer als 2500 μm im Durchmesser sind.
Mehrlagiges Tissue-Papierprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verstärkungsmittel gewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Stärke, Polyvinylalkohol, Polyamidharzen, Polyacrylamidharzen, Acrylpolymeren, Styrol-Butadien-Copolymeren, Vinylacetat-Polymeren, Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymeren, Vinylchlorid-Polymeren, Vinylidenchlorid-Polymeren, Vinylchlorid-Vinyliden-Copolymeren, Acrylnitril-Copolymeren, Ethylen-Acryl-Copolymeren und deren Gemische.
Mehrlagiges Tissue-Papierprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das mehrlagige Tissue-Papierprodukt zwei Lagen aufweist.
Mehrlagiges Tissue-Papierprodukt nach Anspruch 5, wobei die Lagen eine Siebseite und eine Oberseite aufweisen, wobei die Oberseite der beiden Lagen derart orientiert ist, dass diese Innenflächen des mehrlagigen Tissue-Papierprodukts aufweisen.
Mehrlagiges Tissue-Papierprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verstärkungsmittel ein elastomeres Polymer mit einer Glasübergangs-Temperatur zwischen ungefähr –30°C und ungefähr 10°C aufweist.
Mehrlagiges Tissue-Papierprodukt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lagen Durchluft-getrocknete Tissue-Papierbahnen aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines weichen, starken mehrlagigen Tissue-Papierprodukts, wobei das Verfahren die Schritte umfasst a) Aufbringen eines fluidisierten Verstärkungsmittels durch Oberflächen-Ablagerung auf die Oberfläche einer Tissue-Papierbahn, wodurch eine Oberflächen-verstärkte Tissue-Papierbahn mit ungefähr 0,5% bis ungefähr 10% des Verstärkungsmittels gebildet wird, wobei das Verstärkungsmittel auf die Oberfläche in einem ersten Muster aufgebracht wird, das im Wesentlichen die vollständige Oberfläche bedeckt, mit einer Häufigkeit von ungefähr 39,4 Ablagerungen pro Zentimeter (100 Ablagerungen pro Inch) oder mehr bedeckt, wobei die ersten Ablagerungen kleiner als ungefähr 250 μm im Durchmesser sind, und in einem zweiten Muster, welches auf die Oberfläche mit einer Häufigkeit von weniger als 0,8 Ablagerungen pro Zentimeter (2 Ablagerungen pro Inch) aufgebracht wird, wobei die zweiten Ablagerungen ungefähr 1000 μm im Durchmesser oder größer sind; und b) Verbinden der Oberflächen-verstärkten Tissue-Papierbahn nach Schritt (a) mit mindestens einer zusätzlichen Tissue-Papierbahn, um ein mehrlagiges Tissue-Papierprodukt zu bilden, wobei der Verbindungs-Schritt dadurch gekennzeichnet ist, dass die Oberflächenverstärkte Tissue-Papierbahn derart ausgerichtet wird, dass die Oberfläche mit dem Verstärkungsmittel eine Innenfläche des mehrlagigen Tissue-Papierprodukts bildet; wobei das mehrlagige Tissue-Papierprodukt Tissue-Papierbahnen umfasst, welche über mindestens einen größten Teil der Oberfläche der Bahnen ungebunden bleiben.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das fluidisierte Verstärkungsmittel eine Latex-Emulsion ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Latex-Emulsion gedruckt wird, und wobei der Verbindungs-Schritt (b) durch Aufbringen eines Verbindungs-Drucks bewirkt wird, der ausreichend ist, um die Oberflächenverstärkte Tissue-Papierbahn mit der zusätzlichen Tissue-Papierbahn durch Binden über das erste Muster von Latex-Festkörpern im Wesentlichen zu verbinden, wobei der Verbindungs-Druck nicht ausreichend ist, um eine Bindung durch die in dem zweiten Muster befindlichen Flächen von Latex-Festkörpern zu bewirken.